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4.2. 실험 결과(1차)
1차 실험은 3~6월 기간 중 촬영한 마늘, 양파, 대파, 고추20), 배추, 양배추 6개 품 목별 GSD 0.5, 1, 3, 5cm 영상 총 652장(163개 구획)을 각 5명이 총 3,260장의 영상 을 식별하도록 하였다. 실험 참가자는 항공영상을 활용한 식별 경험이 있는 현업 종사자를 대상으로 하였다.
<표 4-6> 1차 실험에 사용된 영상
단위: 매
구분 GSD 5cm GSD 3cm GSD 1cm GSD 0.5cm 합계
마늘 135 135 135 135 540
양파 130 130 130 130 520
대파 150 150 150 150 600
건고추 100 100 100 100 400
배추 150 150 150 150 600
양배추 150 150 150 150 600
합계 815 815 815 815 3,260
자료: 저자 작성.
실험 참가자 5명이 식별한 영상 3,260장 중 식별이 가능하다고 응답한 영상은 2,417장으로 74.1% 수준이다. GSD 0.5, 1cm의 고해상도 영상이 식별 가능하다고 응답한 비율이 비교적 높게 나타났다.
마늘, 양파, 대파, 건고추 등 개체 크기가 작고 생육 시 인근 개체와 중첩되어 자 라는 작물의 GSD 3, 5cm 영상은 식별이 어렵다는 응답이 많았으나, 개체 크기가 크고 개체 간 구분이 명확한 배추와 양배추는 해상도가 낮아도 식별이 가능하다는 응답이 상대적으로 높게 나타났다.
제시된 영상 중 GSD 0.5cm 영상의 99.8%가 식별 가능하다고 응답하였으며 품 목과 상관없이 응답률이 높았다. GSD 1.0cm 영상 중 91%가 식별 가능한 것으로 조사되었으나, 품목에 따라 응답률이 다소 상이하다. 배추·양배추는 응답률이 높 았으나 마늘·양파는 응답률이 상대적으로 낮았다.
20) 노지에서 재배되는 건고추 생산용 고추이다.
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<표 4-7> 1차 실험 품목별 식별 가능 GSD 응답 결과(5명 합계)
단위: %
구분 GSD 5cm GSD 3cm GSD 1cm 0.5cm
마늘 31.1 45.9 77.8 100.0
양파 25.4 33.1 85.4 100.0
대파 40.0 48.7 90.7 100.0
건고추 24.0 36.0 97.0 100.0
배추 77.3 90.7 100.0 99.3
양배추 70.7 85.3 97.3 99.3
합계 46.7 58.7 91.4 99.8
자료: 저자 작성.
식별 가능한 영상 2,417장 중 2,264장(일치율 76.8%)은 식별 결과와 일치한 것 으로 나타났다. 오분류 중에는 마늘-양파를 혼동하는 사례가 가장 많은 것으로 나 타났다. 배추를 양배추로 오분류하는 경우는 없었으나 양배추를 배추로 오분류하 는 사례가 상대적으로 많았다. 실험 참여자 2명이 양배추를 배추로 오분류한 사례 가 42건으로 전체 오분류의 대부분을 차지한다. 즉 나머지 실험 참여자 3명의 오 분류 사례는 2건에 불과하다. 실험 참여자가 빠르게 작물을 식별하는 것에 익숙하 지 못하여 발생한 현상이라고 판단된다. 마늘을 제외한 작물의 일치율이 90%를 넘었고, 배추는 일치율이 100%, 건고추는 98.1%로 비교적 정확하게 식별되었다.
<표 4-8> 1차 실험 품목별 오분류 결과(Confusion Matrix)
단위: 건, %
구분 응답 결과
마늘 양파 건고추 대파 배추 양배추 일치율
품목
마늘 294 49 0 0 0 1 85.5
양파 23 292 1 1 0 0 92.1
건고추 0 0 252 4 1 0 98.1
대파 20 7 0 392 0 0 93.6
배추 0 0 0 0 551 0 100.0
양배추 1 1 0 0 44 483 91.3
주: 실험에 참여한 5명의 결과를 합산하여 산출한 결과이다.
자료: 저자 작성.
1차 실험 영상 해상도별 품목 식별 일치율 검토 결과, 영상 품질이 높아질수록 품 목 일치율이 다소 높아지는 것으로 나타났으나 차이는 크지 않았다. 일치율은 식별
이 가능하다고 판단한 영상을 식별한 것이다. 예를 들어, GSD 3cm 해상도의 영상 에서 전문가가 식별이 가능한 품질의 영상이라고 인식하면, 영상의 94% 수준에서 정확하게 품목을 식별할 수 있다고 이해할 수 있다. 마늘, 양파, 대파 등은 고해상도 의 영상을 활용해도 오분류하는 사례가 상대적으로 다수 발견된다. 이는 작목의 형 태가 유사해서 발생하는 것이며, 생육 초기에는 현장에서도 식별 오류가 적지 않게 나타날 수 있다.
<표 4-9> GSD별 품목 식별 일치율
단위: %
평균 5cm 3cm 1cm 0.5cm
93.7 90.3 94.1 94.0 94.7
자료: 저자 작성.
4.3. 실험 결과(2차)
2차 실험은 배추, 무, 당근, 양배추, 건고추, 대파, 쌀, 감자, 콩 9개 품목별 GSD 0.5, 1, 3, 5cm 영상 총 600장(150개 구획)을 활용하여 실험을 실시하였다. 실험 참 가자는 항공영상을 활용한 식별 경험이 있는 현업 종사자 3명과 품목전문가 2명 으로 선정하였다.
<표 4-10> 2차 실험에 사용된 영상
단위: 매
구분 GSD 5cm GSD 3cm GSD 1cm GSD 0.5cm 합계
배추 85 85 85 85 340
무 80 80 80 80 320
당근 85 85 85 85 340
양배추 80 80 80 80 320
건고추 75 75 75 75 300
대파 85 85 85 85 340
쌀 85 85 85 85 340
감자 85 85 85 85 340
콩 90 90 90 90 360
합계 750 750 750 750 3,000
자료: 저자 작성.
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실험 참가자 5명이 식별한 영상 3,000장 중 식별이 가능하다고 응답한 영상은 1,889장으로 약 63.0% 수준이다. 1차 실험 결과와 동일하게 GSD 0.5, 1cm의 고해 상도 영상이 식별 가능하다고 응답한 빈도수가 높게 나타났다.
제시된 영상 중 GSD 0.5cm 영상의 98.3%가 식별 가능하다고 응답하였으며 93.3%인 콩을 제외한 나머지 작물은 해당 GSD 영상의 95% 이상 식별이 가능한 것으로 조사되었다. GSD 1cm 영상 중 90%가 식별 가능한 것으로 조사되었으며, 콩은 응답률이 69%로 상당히 낮았고, 무(85%), 당근(86%), 감자(86%) 등도 응답 률이 높은 편은 아니다.
무, 당근, 감자, 콩 등 생육 중 중첩되어 자라는 품목은 GSD 1cm의 영상에서 다 른 품목에 비해 식별률이 다소 낮게 나타났다. 특히 5cm급 영상으로는 식별이 거 의 불가능한 것으로 조사되었다.
<표 4-11> 2차 실험 품목별 식별 가능 GSD 응답 결과(5명 종합)
단위: %
구분 5cm 3cm 1cm 0.5cm
배추 54.1 71.8 98.8 100.0
무 15.0 11.3 85.0 97.5
당근 8.2 34.1 85.9 98.8
양배추 61.3 76.3 100.0 100.0
건고추 2.7 32.0 96.0 100.0
대파 18.8 51.8 95.3 100.0
쌀 37.6 50.6 96.5 100.0
감자 3.5 14.1 85.9 95.3
콩 6.7 23.3 68.9 93.3
합계 23.1 40.5 90.0 98.3
자료: 저자 작성.
식별 가능한 영상 1,889장 중 1,767장(일치율 93.5%)은 식별 결과와 일치한 것 으로 나타났다. 배추-양배추, 당근-감자-무, 콩-감자-건고추를 혼동하는 비율이 높 게 나타났다. 품목과 관계없이 생육 초기에는 작물의 영상이 선명하여도 오분류 할 가능성이 상대적으로 커 고해상도 영상에서도 일정 비율 오분류가 나타날 수
있다. 쌀을 건고추로 분류하거나 배추를 쌀로 분류한 각 한 건의 오분류는 분류 오 류일 수도 있으나 컴퓨터의 오조작일 수도 있다고 판단된다.
<표 4-12> 2차 실험 품목별 오분류 결과(Confusion Matrix)
단위: 건, %
구분 응답 결과
배추 무 당근 양배추 건고추 대파 쌀 감자 콩 일치율
품목
배추 257 0 0 17 0 1 1 0 0 93.1
무 17 145 1 2 0 0 1 1 0 86.8
당근 0 4 174 0 0 0 2 12 1 90.2
양배추 1 0 0 269 0 0 0 0 0 99.6
건고추 0 2 1 0 165 0 0 5 0 95.4
대파 0 0 0 0 0 226 0 0 0 100.0
쌀 0 0 0 0 1 0 241 0 0 99.6
감자 1 15 0 0 8 1 0 138 6 81.7
콩 1 6 0 0 12 1 1 0 152 87.7
주: 실험에 참가한 5명의 결과를 합산하여 산출한 결과이다.
자료: 저자 작성.
2차 실험 영상 해상도별 품목 식별 일치율 검토 결과 영상 품질이 높을수록 품 목 일치율이 크게 높아지는 것으로 나타났다.
<표 4-13> GSD별 품목 식별 일치율
단위: %
평균 5cm 3cm 1cm 0.5cm
93.5 82.7 87.2 95.4 97.0
자료: 저자 작성.
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