RPC Model Generation from the Physical Sensor Model

영상의 물리적 센서모델을 이용한 RPC 모델 추출

The rational polynomial coefficients(RPC) model is a generalized sensor model that is used as an alternative for the physical sensor model for IKONOS-2 and QuickBird. As the number of sensors increases along with greater complexity, and as the need for standard sensor model has become important, the applicability of the RPC model is also increasing. The RPC model can be substituted for all sensor models, such as the projective camera the linear pushbroom sensor and the SAR This paper is aimed at generating a RPC model from the physical sensor model of the KOMPSAT-1(Korean Multi-Purpose Satellite) and aerial photography. The KOMPSAT-1 collects $510{\sim}730nm$ panchromatic images with a ground sample distance (GSD) of 6.6m and a swath width of 17 km by pushbroom scanning. We generated the RPC from a physical sensor model of KOMPSAT-1 and aerial photography. The iterative least square solution based on Levenberg-Marquardt algorithm is used to estimate the RPC. In addition, data normalization and regularization are applied to improve the accuracy and minimize noise. And the accuracy of the test was evaluated based on the 2-D image coordinates. From this test, we were able to find that the RPC model is suitable for both KOMPSAT-1 and aerial photography.

IKONOS 2호와 QuickBird 2호의 센서 모델로서 제공되는 RPC(rational polynomial coefficients) 모델은 물리적 센서 모델의 대체 모델로 다양한 센서에 적용 가능하다. 고해상도 위성들이 상용화되면서 각기 센서들의 복잡성과 보안성 문제로 인해 물리적 센서모델을 대체할 수 있는 센서 모델로서 RPC의 활용도가 높아지고 있다. 대표적인 상업용 고해상도 위성인 IKONOS 2호는 물리적 센서 모델을 공개하지 않고 각영상에 대한 RPC만을 제공하며 QuckBird 영상은 센서의 기하 정보와 함께 RPC를 제공한다. 이에 본 연구에서는 물리적 센서모델로부터 RPC를 추출하는 원천 기술을 확보하고 RPC의 물리적 센서모델에 대한대체 적합성을 평가해보고자 하였다. 이를 위해 공간해상도가 높은 항공사진과 국내 위성인 KOMPSAT 1호의 기하 모델로부터 분모식과 차수를 달리하는 RPC모델들을 추출하는 실험을 수행하였다. 최소제곱법을 통해 RPC 초기값을 구하고 Levenberg Marquardt 기법을 이용하여 반복 조정한 RPC를 물리적 센서 모델과 비교 평가하여 최적의 RPC를 결정하였다. 그 결과 항공사진은 분모식이 동일한 1차 RPC가 KOMPSAT 1호는 분모식이 상이한 3차 RPC가 가장 정확도가 높았으며 각 오차(RMSE)는 $2{\times}10^{-5}$ 화소 이하로 나타났다.