Earticle

초록

영어

This study evaluated the applicability of visible and near-infrared hyperspectral imaging for the nondestructive and quantitative assessment of epilithic biological contamination on outdoor stone cultural heritage. Initially, precise biological identification was performed on the stele monuments at Geumseoru in Gongsanseong Fortress, Gongju; subsequently, the spectral reflectance characteristics of the rock substrates and organisms were analyzed. The effective wavelength range (400–930 nm) and a 3 × 3-pixel extraction unit were optimized using image preprocessing. The epilithic organisms exhibited a sharp increase in reflectance at the red edge near 680 nm. High classification agreement was obtained by applying four vegetation indices (normalized difference vegetation index (NDVI), normalized difference red-edge index (NDRE), transformed vegetation index (TVI), and atmospherically resistant vegetation index (ARVI)) to a representative stele (S-2) and analyzing the resulting confusion matrix against a reference map. The overall accuracies and kappa coefficients ranged from 94.02% to 96.60% and from 0.74 to 0.88, respectively. Particularly, TVI demonstrated the highest performance in boundary delineation and coverage calculation and the lowest omission error (0.80%), achieving an overall accuracy and a kappa coefficient of 96.60% and 0.88, respectively. NDVI was effective in compensating for overestimation in shadowed areas because of its low commission error (2.05%). The proposed methodology enables noncontact, area-based coverage visualization and quantitative evaluation, serving as a useful tool for nondestructive monitoring and biocide efficacy assessment.

한국어

이 연구에서는 야외 석조문화유산 표면의 착생 생물오염을 비파괴적으로 정량 평가하기 위해 가시광-근적외선(VIS-NIR) 초분광 영상 분석의 적용성을 검토하였다. 공주 공산성 금서루 비석군을 대상으로 정밀 생물 동정을 선행하고 암석 기질 및 생물의 분광 반사 특성을 분석하였다. 영상 전처리를 통해 유효 파장 대역(400∼930nm) 및 3×3 화소 추출 단위를 최적화하였으며, 착생 생물군은 약 680nm를 기점으로 적색 경계면의 반사율이 급증하는 특성을 나타냈다. 대표비석(S-2)에 4종의 식생지수(NDVI, NDRE, TVI, ARVI)를 적용하고 참조 지도 대비 오차 행렬을 분석한 결과, 전체 정확도 94.02∼96.60%, 카파 계수 0.74∼0.88의 높은 분류 일치도를 보였다. 특히 TVI는 전체 정확도 96.60%, 카파 계수 0.88을 기록하고 누락 오차(0.80%)가 가장 낮아 경계 식별 및 피도 산출에 가장 우수한 성능을 나타냈으며, NDVI는 낮은 포함 오차(2.05%)를 바탕으로 음영부의 과대 오분류를 보완하는 상호보완적 지표로 확인되었다. 제안된 방법론은 면 단위 비접촉 피도 시각화 및 정량 평가를 가능하게 하여 비파괴 모니터링과 살생물제 효능평가에 유용하게 활용될 수 있다.

목차

초록
ABSTRACT
1. 서론
2. 연구 대상 및 방법
2.1. 공주 공산성 비석군
2.2. 착생 생물의 동정⋅분류 방법
2.3. 초분광 영상 취득 및 데이터 전처리
2.4. 식생지수 기반 생물 피도 분석
3. 착생 생물 동정 및 분광 특성 분석
3.1. 표면 착생 생물종 동정 및 분류
3.2. 생물종별 고유 분광 특성 해석
4. 초분광 영상 기반 생물 피도 시각화 및 검증
4.1. 식생지수 적용 및 생물 피도 시각화
4.2. 오차 행렬 기반 분류 정확도 평가
5. 보존과학적 활용 방안
6. 결론
사사
REFERENCES

키워드

저자

• 정유주 [ Yuju Jung | 국립문화유산연구원 보존과학연구실 ]
• 조영훈 [ Young Hoon Jo | 국립공주대학교 문화재보존과학과 ] Corresponding Author
• 이정은 [ Jeong Eun Yi | 국립공주대학교 문화재보존과학과 ]
• 이찬희 [ Chan Hee Lee | 국립공주대학교 문화재보존과학과 ]

참고문헌

발행기관

간행물

표지보기 관심저널 등록

• 간행물명

  보존과학회지 [Journal of Conservation Science]

• 간기

  연5회

• pISSN

  1225-5459

• eISSN

  2287-9781

• 수록기간

  2003~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 602 DDC 700