• Title/Summary/Keyword: 다중분광광학센서

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Image Fusion of High Resolution SAR and Optical Image Using High Frequency Information (고해상도 SAR와 광학영상의 고주파 정보를 이용한 다중센서 융합)

  • Byun, Young-Gi;Chae, Tae-Byeong
    • Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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    • v.30 no.1
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    • pp.75-86
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    • 2012
  • Synthetic Aperture Radar(SAR) imaging system is independent of solar illumination and weather conditions; however, SAR image is difficult to interpret as compared with optical images. It has been increased interest in multi-sensor fusion technique which can improve the interpretability of $SAR^{\circ\circ}$ images by fusing the spectral information from multispectral(MS) image. In this paper, a multi-sensor fusion method based on high-frequency extraction process using Fast Fourier Transform(FFT) and outlier elimination process is proposed, which maintain the spectral content of the original MS image while retaining the spatial detail of the high-resolution SAR image. We used TerraSAR-X which is constructed on the same X-band SAR system as KOMPSAT-5 and KOMPSAT-2 MS image as the test data set to evaluate the proposed method. In order to evaluate the efficiency of the proposed method, the fusion result was compared visually and quantitatively with the result obtained using existing fusion algorithms. The evaluation results showed that the proposed image fusion method achieved successful results in the fusion of SAR and MS image compared with the existing fusion algorithms.

Analysis of Soil Moisture-Vegetation-Carbon Flux Relationship at Agricultural Drought Status using Optical Multispectral Sensor (다중분광센서를 활용한 농업적 가뭄 발생 시 토양수분-식생-탄소플럭스의 관계성 분석)

  • Sur, Chanyang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.278-278
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    • 2021
  • 가뭄이 장기간 지속되어 농업적 가뭄 상태가 되면 토양의 수분이 마르기 시작하면서, 식생의 생장활동이 방해되고, 이는 식생의 광합성 활동까지 영향을 미친다. 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소가 흡수되고 산소 발생이 증가하는데, 광합성이 활발하지 못하면 상대적으로 대기 중의 이산화탄소 농도가 증가한다. 본 연구에서는 이러한 토양수분, 식생활동과 대기 중 이산화탄소의 농도의 관계를 다중분광센서인 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 산출물을 이용하여 분석하였다. 기존 토양수분의 경우, 마이크로파 센서를 통해 산출된 값을 활용했지만, 이는 상대적으로 공간 해상도가 조악하다는 단점을 갖고 있어서 면적이 작은 연구지역을 분석할 때에는 한계점을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 상대적으로 고해상도인 광학센서를 이용한 토양수분 산정 방법을 적용하였다. 또한, MODIS 총 일차생산량 (Gross Primary Productivity, GPP) 산출물을 이용하여 식생 호흡량과의 관계식을 통해 이산화탄소 플럭스를 계산하였다. 원격탐사 기반의 토양수분, 식생지수, 이산화탄소 플럭스를 한국에서 발생한 가뭄 기간 중, 2014년과 2015년도에 대하여 지점 관측자료인 플럭스 타워에서 제공되는 값과 비교 분석하였다. 분석한 결과 토양수분, 식생 지수, 탄소플럭스는 순차적으로 지연시간을 두고 상관성이 발생함을 확인하였다. 토양수분과 식생 지수 사이에는 1개월, 식생지수와 탄소플럭스는 0.5개월의 지연시간 후에 가장 높은 상관성을 보였다.

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Assessment of soil moisture-vegetation-carbon flux relationship for agricultural drought using optical multispectral sensor (다중분광광학센서를 활용한 농업가뭄의 토양수분-식생-이산화탄소 플럭스 관계 분석)

  • Sur, Chanyang;Nam, Won-Hob
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.56 no.11
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    • pp.721-728
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    • 2023
  • Agricultural drought is triggered by a depletion of moisture content in the soil, which hinders photosynthesis and thus increases carbon dioxide (CO2) concentrations in the atmosphere. The aim of this study is to analyze the relationship between soil moisture (SM) and vegetation activity toward quantifying CO2 concentration in the atmosphere. To this end, the MODerate resolution imaging spectroradiometer (MODIS), an optical multispectral sensor, was used to evaluate two regions in South Korea for validation. Vegetation activity was analyzed through MOD13A1 vegetation indices products, and MODIS gross primary productivity (GPP) product was used to calculate the CO2 flux based on its relationship with respiration. In the case of SM, it was calculated through the method of applying apparent thermal inertia (ATI) in combination with land surface temperature and albedo. To validate the SM and CO2 flux, flux tower data was used which are the observed measurement values for the extreme drought period of 2014 and 2015 in South Korea. These two variables were analyzed for temporal variation on flux tower data as daily time scale, and the relationship with vegetation index (VI) was synthesized and analyzed on a monthly scale. The highest correlation between SM and VI (correlation coefficient (r) = 0.82) was observed at a time lag of one month, and that between VI and CO2 (r = 0.81) at half month. This regional study suggests a potential capability of MODIS-based SM, VI, and CO2 flux, which can be applied to an assessment of the global view of the agricultural drought by using available satellite remote sensing products.

Classification of Multi-sensor Remote Sensing Images Using Fuzzy Logic Fusion and Iterative Relaxation Labeling (퍼지 논리 융합과 반복적 Relaxation Labeling을 이용한 다중 센서 원격탐사 화상 분류)

  • Park No-Wook;Chi Kwang-Hoon;Kwon Byung-Doo
    • Korean Journal of Remote Sensing
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    • v.20 no.4
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    • pp.275-288
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    • 2004
  • This paper presents a fuzzy relaxation labeling approach incorporated to the fuzzy logic fusion scheme for the classification of multi-sensor remote sensing images. The fuzzy logic fusion and iterative relaxation labeling techniques are adopted to effectively integrate multi-sensor remote sensing images and to incorporate spatial neighboring information into spectral information for contextual classification, respectively. Especially, the iterative relaxation labeling approach can provide additional information that depicts spatial distributions of pixels updated by spatial information. Experimental results for supervised land-cover classification using optical and multi-frequency/polarization images indicate that the use of multi-sensor images and spatial information can improve the classification accuracy.

Matching Points Extraction Between Optical and TIR Images by Using SURF and Local Phase Correlation (SURF와 지역적 위상 상관도를 활용한 광학 및 열적외선 영상 간 정합쌍 추출)

  • Han, You Kyung;Choi, Jae Wan
    • Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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    • v.23 no.1
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    • pp.81-88
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    • 2015
  • Various satellite sensors having ranges of the visible, infrared, and thermal wavelengths have been launched due to the improvement of hardware technologies of satellite sensors development. According to the development of satellite sensors with various wavelength ranges, the fusion and integration of multisensor images are proceeded. Image matching process is an essential step for the application of multisensor images. Some algorithms, such as SIFT and SURF, have been proposed to co-register satellite images. However, when the existing algorithms are applied to extract matching points between optical and thermal images, high accuracy of co-registration might not be guaranteed because these images have difference spectral and spatial characteristics. In this paper, location of control points in a reference image is extracted by SURF, and then, location of their corresponding pairs is estimated from the correlation of the local similarity. In the case of local similarity, phase correlation method, which is based on fourier transformation, is applied. In the experiments by simulated, Landsat-8, and ASTER datasets, the proposed algorithm could extract reliable matching points compared to the existing SURF-based method.

A Study on Selection of Optimal Satellite Imagery by Disaster Type (재해 유형별 최적 위성 영상 선정에 관한 연구)

  • Lim, SoMang;Kang, Ki-mook;Yu, WanSik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.279-279
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    • 2021
  • 위성영상정보는 센서의 종류, 취득, 분석, 재난과 위성영상 특성 매칭 등의 제약으로 재난 상황에서 제한적으로 사용되었다. 일반적으로 인공위성의 종류는 탑재한 센서의 정보제공 능력 범위에 따라 분류 가능하며 이에 따라 대상 범위가 결정된다. 본 연구에서는 재난의 예측, 탐지, 사후처리를 위한 위성자료의 취득과 활용을 위해 다양한 위성과 탑재된 센서의 궤도, 공간 해상도, 파장대 등의 특성에 대하여 분석하고 재난유형별로 최적 위성영상을 선정하였다. 행정안전부에서는 재난과 재해의 유형을 자연재난(10종)과 사회재난(27종)으로 분류하였다. 위성영상 활용이 가능한 재난 유형은 가시적으로 확인이 가능한 자연재난에 해당하며 그 중 태풍, 홍수, 가뭄, 산불 등 총 4종의 재난유형별로 가용한 최적의 위성영상을 분석하였다. 재난관측에 사용 가능한 대표적인 탑재체의 종류는 극궤도 지구관측 위성에서 광학과 SAR로 구분할 수 있다. 각 기본 특성에 따라 제공되는 정보의 종류가 분류되며 광학 센서는 태양복사 및 지구복사에너지 파장 영역 중 가시광선-근적외선-단파적외선-열적외선 파장대 영역의 분광 정보를 제공할 수 있는 다중 밴드들로 구성된다. 지표의 특정 대상이나 물질을 탐지하고 변화를 감지·분석하는데 유용하여 홍수, 태풍, 지진 등 자연 및 사회 재난·재해 관측에 유용하게 이용된다. SAR 센서는 장파장의 전자기파를 방출한 후 돌아오는 신호를 활용하여 대상에 대한 정보를 획득한다. 대기의 효과 및 요소를 투과하는 주파수 대역별 장파장 밴드 정보를 활용하여 고해상도의 대상 표면, 위치, 형태 등의 정보를 측량 및 관측하므로 중·광역 지역에 제약 없이 영상정보를 획득할 수 있어 산사태, 홍수, 지진, 등의 재난 모니터링에 유용하다. 이러한 다종 위성별 센서들의 특징(공간 해상도, 파장대별 밴드 특성, 관측폭, 재방문 주기 등)들을 분석하여 재난유형별로 가용한 무료/상용 지구관측위성을 분류한 결과 태풍에는 광역관측, 정지궤도 위성, 홍수에는 광학 및 SAR 고해상도 위성, 가뭄은 광역관측, 다분광 광학 위성 그리고 산불에는 정지궤도, 광학, SAR 위성이 적합함을 알 수 있다.

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Assembly and Testing of a Visible and Near-infrared Spectrometer with a Shack-Hartmann Wavefront Sensor (샤크-하트만 센서를 이용한 가시광 및 근적외선 분광기 조립 및 평가)

  • Hwang, Sung Lyoung;Lee, Jun Ho;Jeong, Do Hwan;Hong, Jin Suk;Kim, Young Soo;Kim, Yeon Soo;Kim, Hyun Sook
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.28 no.3
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    • pp.108-115
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    • 2017
  • We report the assembly procedure and performance evaluation of a visible and near-infrared spectrometer in the wavelength region of 400-900 nm, which is later to be combined with fore-optics (a telescope) to form a f/2.5 imaging spectrometer with a field of view of ${\pm}7.68^{\circ}$. The detector at the final image plane is a $640{\times}480$ charge-coupled device with a $24{\mu}m$ pixel size. The spectrometer is in an Offner relay configuration consisting of two concentric, spherical mirrors, the secondary of which is replaced by a convex grating mirror. A double-pass test method with an interferometer is often applied in the assembly process of precision optics, but was excluded from our study due to a large residual wavefront error (WFE) in optical design of 210 nm ($0.35{\lambda}$ at 600 nm) root-mean-square (RMS). This results in a single-path test method with a Shack-Hartmann sensor. The final assembly was tested to have a RMS WFE increase of less than 90 nm over the entire field of view, a keystone of 0.08 pixels, a smile of 1.13 pixels and a spectral resolution of 4.32 nm. During the procedure, we confirmed the validity of using a Shack-Hartmann wavefront sensor to monitor alignment in the assembly of an Offner-like spectrometer.

Current Status of Hyperspectral Remote Sensing: Principle, Data Processing Techniques, and Applications (초분광 원격탐사의 특성, 처리기법 및 활용 현용)

  • Kim Sun-Hwa;Ma Jung-Rim;Kook Min-Jung;Lee Kyu-Sung
    • Korean Journal of Remote Sensing
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    • v.21 no.4
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    • pp.341-369
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    • 2005
  • Hyperspectral images have emerged as a new and promising remote sensing data that can overcome the limitations of existing optical image data. This study was designed to provide a comprehensive review on definition, data processing methods, and applications of hyperspectral data. Various types of airborne, spaceborne, and field hyperspectral image sensors were surveyed from the available literatures and internet search. To understand the current status of hyperspectral remote sensing technology and research development, we collected several hundreds research papers from international journals (IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, International Journal of Remote Sensing, Remote Sensing of Environment and AVIRIS Workshop Proceedings), and categorized them by sensor types, data processing techniques, and applications. Although several hyperspectral sensors have been developing, AVIRIS has been a primary data source that the most hyperspectral remote sensing researches were relied on. Since hyperspectral data have very large data volume with many spectral bands, several data processing techniques that are particularly oriented to hyperspectral data have been developed. Although atmospheric correction, spectral mixture analysis, and spectral feature extraction are among those processing techniques, they are still in experimental stage and need further refinement until the fully operational adaptation. Geology and mineral exploration were major application in early stage of hyperspectral sensing because of the distinct spectral features of rock and minerals that could be easily observed with hyperspectral data. The applications of hyperspectral sensing have been expanding to vegetation, water resources, and military areas where the multispectral sensing was not very effective to extract necessary information.

Registration Method between High Resolution Optical and SAR Images (고해상도 광학영상과 SAR 영상 간 정합 기법)

  • Jeon, Hyeongju;Kim, Yongil
    • Korean Journal of Remote Sensing
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    • v.34 no.5
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    • pp.739-747
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    • 2018
  • Integration analysis of multi-sensor satellite images is becoming increasingly important. The first step in integration analysis is image registration between multi-sensor. SIFT (Scale Invariant Feature Transform) is a representative image registration method. However, optical image and SAR (Synthetic Aperture Radar) images are different from sensor attitude and radiation characteristics during acquisition, making it difficult to apply the conventional method, such as SIFT, because the radiometric characteristics between images are nonlinear. To overcome this limitation, we proposed a modified method that combines the SAR-SIFT method and shape descriptor vector DLSS(Dense Local Self-Similarity). We conducted an experiment using two pairs of Cosmo-SkyMed and KOMPSAT-2 images collected over Daejeon, Korea, an area with a high density of buildings. The proposed method extracted the correct matching points when compared to conventional methods, such as SIFT and SAR-SIFT. The method also gave quantitatively reasonable results for RMSE of 1.66m and 2.45m over the two pairs of images.

Estimating Leaf Nitrogen Content of Rice Canopies Using Ground Sensors and Satellite Imagery (지상센서와 위성영상을 이용한 벼 군락의 엽 질소함량 추정)

  • Hong Suk-Young;Kim Yi-Hyun;Choi Chul-Uong;Lee Jee-Min;Lee Jae-Jung;Rim Sang-Kyu;Kwak Han-Kang
    • Proceedings of the KSRS Conference
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    • 2006.03a
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    • pp.193-197
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    • 2006
  • 지상측정 및 위성영상탑재 광학센서를 이용하여 벼 주요 생육시기에 대한 군락의 엽질소 함량을 추정하였다. 6월부터 10월에 걸쳐 주요 생육시기 $5{\sim}6$회에 걸쳐 Orbview 및 QuickBird와 같이 4m 이하의 고해상도 다중영상을 취득하였다. 위성영상 취득일에 가능한한 맞추어 인공광원을 사용하는 2종의 능동형 광학 (G)NDVI 센서를 이용한 벼 군락의 반사특성을 측정하였으며 동시에 식물체 샘플링을 통한 생육량, 엽면적지수, 엽질소 함량 등을 분석하였다. 시기별 영상의 분광반사특성 및 (G)NDVI와 벼 생육량 및 엽질소 함량과의 관계를 알아보기 위해 상관분석 및 회귀분석을 수행하였다. 지상센서 및 위성영상 유래 (G)NDVI의 값을 서로 비교해 보면 전체적으로 지상센서를 이용하여 측정한 (G)NDVI값이 위성영상 유래 (G)NDVI값보다 크게 나타났다. 하지만 두 센서 모두 엽면적지수 변화에 따른 (G)NDVI의 변화를 살펴보면 엽면적지수가 2 정도가 될 때까지는 함께 증가하다가 2보다 커지면서는 변화가 없이 머무르는 경향은 같게 나타났다. 엽면적지수의 변화는 군락의 엽질소함량 변화와 선형적인 관계($R^2=0.80$)로 나타났다. 분얼기부터 성숙초기까지의 자료를 이용하여 지상센서 및 위성영상 유래 (G)NDVI를 이용한 벼 군락의 엽질소 함량과의 관계를 살펴보니 지수함수적 관계($R^2=0.90$)로 나타났다. 위성영상 유래 (G)NDVI를 이용한 벼 군락의 엽질소 함량 추정식을 이용하여 신평면 최고쌀 생산단지에 대한 엽질소 함량 지도를 작성하였다.

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