실험 방법

2.1. 블라인드 실험 개요

작물을 식별해야 하므로 실험 참가자들은 작물의 영상을 보고 작물을 식별할 수 있는 전문성을 갖추고 있어야 한다. 이 실험에서는 시군농업기술센터 연구 및 지도직 은퇴자와 현재 영상을 활용해 작물을 식별하는 일에 종사하는 인력이 참여 하여 실험을 진행한다. 실험 참여자들에게 다양한 영상을 보여주고 해당 영상을 통해 작물을 식별할 수 있는지, 어떤 작물이라고 판단되는지 등을 조사한다.

실험 참여자의 선입견 등이 실험 결과에 영향을 주지 않도록 블라인드 실험 (blinded experiment)을 실시한다. 컴퓨터 화면에 보이는 영상이 어떤 작물의 영상 인지 알려주지 않은 상태에서 실험 참가자가 영상을 보고 작물을 식별하도록 한 다. 실험 참가자는 영상을 보고 먼저 영상의 품질이 어떤 작물인지 식별하기에 적 합한지 여부에 답을 한다. 이어서 화면에 나타난 영상이 어떤 작물이라고 생각하 는지 답하도록 실험을 설계한다. 조사 결과를 양적으로 분석하면, 특정 작물 영상 의 적정 GSD와 모든 작물을 식별할 수 있는 최소 GSD를 도출할 수 있다.

선택한 영상이 어떤 작물인지를 식별하는 실험은 적정 GSD 도출과 직접적인 연관은 없는 실험이나, 실험 참가자가 식별 가능하다고 한 영상을 통해 실제 어느 정도 정확하게 작물을 식별할 수 있는지 보조 지표로 활용될 수 있다. 만일 식별 가 능하다고 응답하였으나, 참값으로 식별하지 못한 비율이 높다면 응답의 신뢰성에 대해서 재고가 필요할 수 있다.

2.2. 샘플 영상의 확보와 선정

품목별 적정 GSD 산출을 위해 11개 노지작물(배추, 무, 당근, 양배추, 마늘, 양 파, 대파, 건고추, 쌀, 콩, 감자)의 영상을 확보하였다. 해당 작물이 정식되거나 파 종된 구획 위에서 회전익드론을 활용하여 실험용 샘플 영상을 촬영하였다. 촬영 을 위해 DJI사(社)의 Mavic 2 Pro(Zoom) 기종을 사용하였으며, 총 378개 구획에 서 1,642장의 영상을 선별하여 실험에 사용하였다.

매월 해당 월의 주요 작목에 대한 촬영을 실시하였으며, 해당 품목이 주로 재배 되고 있는 전라남도, 강원도에서 촬영하였다. 동일한 품종의 작물 영상이지만 촬 영 시기에 따라 생육 초기, 중기, 후기의 영상이 수집되었다.

<표 4-1> 적정 GSD 산출을 위한 품목별 촬영 현황(월별)

부류 3월 4월 5월 6월 7월 8월

엽근

채소 양배추 배추, 양배추 배추, 양배추 배추 배추, 무,

당근, 양배추

배추, 무, 당근, 양배추 양념

채소

마늘, 양파, 대파

마늘, 양파, 대파

마늘, 양파,

건고추 건고추, 대파 - 건고추

곡물 - - 감자 쌀, 콩, 감자 콩, 감자 쌀, 콩, 감자

자료: 저자 작성.

작물 식별이 가능한 수준의 GSD 확인 실험을 위해 동일한 지점에서 촬영고도 를 달리하여 3월에는 GSD 0.5·1·2·3·4·5cm급 영상을 촬영하였다. 또한 단일렌즈 와 줌렌즈를 각각 이용하여 렌즈의 특성에 따라 유의미한 영상 품질의 차이가 있 는지 비교하였다. 3월 영상을 확인한 결과 단일렌즈와 줌렌즈 영상의 품질은 유의 미한 차이가 있지 않았다. 또한, GSD 2·4cm의 영상은 인접한 GSD 영상과 유의미 한 차이가 나타나지 않았다. 4월부터는 0.5, 1, 3, 5cm급 영상만 촬영하여 샘플 영 상을 확보하였다.

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<그림 4-1> GSD별 드론 영상 예시(마늘)

GSD 5cm급 GSD 4cm급 GSD 3cm급

GSD 2cm급 GSD 1cm급 GSD 0.5cm급

주: 위의 사진은 각각의 동일한 구획에서 촬영된 해상도별 영상을 최대로 확대한 것이다.

자료: 저자 작성.

실험에 사용하기 위한 영상 선정을 위해 구획별로 촬영된 GSD별 영상 전체를 검수하였으며, 구획별 4~6장 중 1장이라도 식별이 불가한 영상이 포함된 구획의 영상은 모두 제외하였다. <그림 4-2>의 사례와 같이 그림자, 안개 등으로 품목 식 별이 어려운 경우 오판독의 주요 원인이 될 수 있으며, 정확한 실험 결과를 산출하 기 어려워 해당 구획의 영상은 실험에서 모두 제외하였다.

<그림 4-2> 영상 품질 저하 사례

그림자로 인한 영상 품질 저하 안개로 인한 판독 불가

자료: 저자 작성.

2.3. 블라인드 실험 참가자 선정

해당 실험을 원활하게 수행하기 위해 실험 품목에 대한 최소한의 지식을 보유 하고 있는 참가자를 모집하였다. 농업 관련 업무에 종사하거나 과거 근무 경력이 있어 품목별 구분이 가능한 자, 현업에서 항공촬영 영상을 활용한 식별(분류) 경험 이 있는 자로 실험 참가자를 한정하였다.

다양한 부류의 참가자가 실험에 참여하도록 하였다. 사전 실험에는 시군농업기 술센터 퇴직자 4명과 원예농산물 관련 연구기관의 현직 연구자 1명¹⁹⁾이 참여하였 다. 1차 실험에는 현재 드론 영상을 활용하여 작물을 식별하고 있는 2개 업체의 실 무자 5명이 참여하였다. 2차 실험에는 시군농업기술센터 퇴직자 2명과 영상을 통 해 작물을 식별하고 있는 업체의 실무자 3명이 참여하였다.

<표 4-2> 실험별 참여자 현황

부류 4월(사전 실험) 7월(1차) 9월(2차)

품목전문가 퇴직자 4명, 현업 1명 - 퇴직자 2명

항공촬영 업체 - 5명 3명

자료: 저자 작성.