• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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• v.22 no.4
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• pp.484-491
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• 2019

General Hyperspectral Image Sensor acquires an image of line form such as a thin rectangle shape because of using 1D array Push Broom or Whisk Broom scanning method. A special mechanism is required for a Hyperspectral Image Sensor to operate for nadir and slant range. To design the mechanism, the characteristics of the flight motion and the overlap rate between consecutive frames were analyzed. Also, system requirements were proposed through modeling and simulation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.131-131
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• 2019

최근 기후변화와 여름철 고온 등으로 인한 녹조현상, 각종 사고로 인한 화학물질 및 유류 유출 등 수질오염과 관련된 사회적 관심이 높아지고 있다. 특히, 화학사고로 인한 유해화학물질 유출은 접촉시 인체에 악영향을 끼치며, 대기 수질 토양을 오염시키고 주변 농작물의 변색이나 괴사를 유발하는 등 발생 시 적절한 조치와 대응이 필요하다. 환경부에서는 유해화학물질 유출사고로 인한 국민건강 및 환경상의 위해를 예방하기 위해 화학물질관리법과 화학물질 등록 및 평가에 관한 법률을 제정하여 유해화학물질을 관리하고 사고에 대응하고 있다. 그러나, 화학사고 발생 시 현장인력에 의존해 공장 인근의 먼지, 악취 등을 감시하거나 화학물질의 유출이 우려되는 곳에 제한적으로 검출센서를 설치해 사고를 감시하고 있으나 미설치 지역에 대한 능동적 탐지가 어렵고, 공간적 분포 탐지가 불가능하여 초동 대응에 한계가 있다. 한편 최근 초분광 영상을 활용하여 물질 고유의 특성을 분석함으로써 토지피복, 식생, 수질 등의 식별에 활용되고 있어 화학물질 감지 가능성도 보여주고 있다. 하지만, 초분광 센서를 활용한 하천의 화학물질 감지를 위한 연구는 아직 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 우선 유해화학물질의 일종인 황산, 염화티오닐, 톨루엔을 대상으로 지점 분광복사계로 촬영하여 각각의 화학물질이 갖는 분광특성을 수집하여 초분광 영상으로 상호 구분이 가능한 지 확인하고자 하였다. 이상치 검출 및 신뢰도 높은 자료를 구축하기 위해 다회 반복촬영하였으며 반사도의 표준화를 위해 백색판을 동시에 측정하고 이를 정규화하여 분광 라이브러리를 구축한 결과, 대상 화학물질 별 식별이 가능하다는 결과를 도출하였다. 이러한 가능성에 기반하여 추가적인 유해화학물질 분광 라이브러리 데이터베이스를 구축하면, 사고물질의 식별 및 농도를 즉각적으로 확인하고 실시간 모니터링에 적용하여 신속하게 화학사고 발생여부 감지 및 대응에 활용될 것으로 기대한다.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.56 no.2
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• pp.33-37
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• 2014

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.21 no.1
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• pp.35-45
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• 2018

Image data collected by an airborne hyperspectral camera system have a great usability in coastal line mapping, detection of facilities composed of specific materials, detailed land use analysis, change monitoring and so forh in a complex coastal area because the system provides almost complete spectral and spatial information for each image pixel of tens to hundreds of spectral bands. A few approaches after classifying by a few approaches based on SAM(Spectral Angle Mapper) supervised classification were applied for extracting optimal land cover information from hyperspectral images acquired by CASI-1500 airborne hyperspectral camera on the object of a coastal area which includes both land and sea water areas. We applied three different approaches, that is to say firstly the classification approach of combined land and sea areas, secondly the reclassification approach after decompostion of land and sea areas from classification result of combined land and sea areas, and thirdly the land area-only classification approach using atmospheric correction images and compared classification results and accuracies. Land cover classification was conducted respectively by selecting not only four band images with the same wavelength range as IKONOS, QuickBird, KOMPSAT and GeoEye satelllite images but also eight band images with the same wavelength range as WorldView-2 from 48 band hyperspectral images and then compared with the classification result conducted with all of 48 band images. As a result, the reclassification approach after decompostion of land and sea areas from classification result of combined land and sea areas is more effective than classification approach of combined land and sea areas. It is showed the bigger the number of bands, the higher accuracy and reliability in the reclassification approach referred above. The results of higher spectral resolution showed asphalt or concrete roads was able to be classified more accurately.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.18 no.1
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• pp.48-63
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• 2015

In this study, we introduce various hyperspectral data processing techniques for the monitoring of shallow and coastal waters to enlarge the application range and to improve the accuracy of the end results in Korea. Unlike land, more accurate atmospheric correction is needed in coastal region showing relatively low reflectance in visible wavelengths. Sun-glint which occurs due to a geometry of sun-sea surface-sensor is another issue for the data processing in the ocean application of hyperspectal imagery. After the preprocessing of the hyperspectral data, a semi-analytical algorithm based on a radiative transfer model and a spectral library can be used for bathymetry mapping in coastal area, type classification and status monitoring of benthos or substrate classification. In general, semi-analytical algorithms using spectral information obtained from hyperspectral imagey shows higher accuracy than an empirical method using multispectral data. The water depth and quality are constraint factors in the ocean application of optical data. Although a radiative transfer model suggests the theoretical limit of about 25m in depth for bathymetry and bottom classification, hyperspectral data have been used practically at depths of up to 10 m in shallow and coastal waters. It means we have to focus on the maximum depth of water and water quality conditions that affect the coastal applicability of hyperspectral data, and to define the spectral library of coastal waters to classify the types of benthos and substrates.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.24 no.2
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• pp.213-222
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• 2008

Although hyperspectral sensing data have shown great potential to derive various surface information that is not usually available from conventional multispectral image, the acquisition of proper hyperspectral image data are often limited. To use ground-based hyperspectral camera image for remote sensing studies, radiometric calibration should be prerequisite. The objective of this study is to develop radiometric calibration procedure to convert image digital number (DN) value to surface reflectance for the 120 bands ground-based hyperspectral camera. Hyperspectral image and spectral measurements were simultaneously obtained from the experimental target that includes 22 different surface materials of diverse spectral characteristics at wavelength range between 400 to 900 nm. Calibration coefficients to convert image DN value to at-sensor radiance were initially derived from the regression equations between the sample image and spectral measurements using ASD spectroradiometer. Assuming that there is no atmospheric effects when the image acquisition and spectral measurements were made at very close distance in ground, we were also able to derive calibration coefficients that directly transform DN value to surface reflectance. However, these coefficients for deriving reflectance values should not be applied when the camera is used for aerial image that contains significant effect from atmosphere and further atmospheric correction procedure is required in such case.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.4
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• pp.301-308
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• 2022

Algae is an indispensable primary producer in the ecosystem by supplying energy to consumers in the aquatic ecosystem, and is largely divided into green algae, blue-green algae, and diatoms. In the case of blue-green algae, the water temperature rises, which occurs in the summer and overgrows, which is the main cause of the algae bloom. Recently, the change in the occurrence time and frequency of the algae bloom is increasing due to climate change. Existing algae survey methods are performed by collecting water and measuring through sensors, and time, cost and manpower are limited. In order to overcome the limitations of these existing monitoring methods, research has been conducted to perform remote monitoring using spectroscopic devices such as multispectral and hyperspectral using satellite image, UAV, etc. In this study, we tried to confirm the possibility of species classification of remote monitoring through laboratory-scale experiments through algal culture and river water collection. In order to acquire hyperspectral images, a hyperspectral sensor capable of analyzing at 400-1000 nm was used. In order to extract the spectral characteristics of the collected river water for classification of algae species, filtration was performed using a GF/C filter to prepare a sample and images were collected. Radiation correction and base removal of the collected images were performed, and spectral information for each sample was extracted and analyzed through the process of extracting spectral information of algae to identify and compare and analyze the spectral characteristics of algae, and remote sensing based on hyperspectral images in rivers and lakes. We tried to review the applicability of monitoring.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.116-116
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• 2021

자연 하천에서의 부유사 농도 계측은 주로 재래식 채집방식을 활용한 직접계측 방식에 의존하여 비용과 시간이 많이 소요되며 점 계측 방식으로 고해상도의 시공간 자료를 측정하기엔 한계가 존재한다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 최근 위성영상과 드론을 활용하여 촬영된 다분광 혹은 초분광 영상을 통해 고해상도의 부유사 농도 시공간분포를 측정하는 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 다른 하천 물리량 계측에 비해 부유사 계측 연구는 하천에 따라 부유사가 비균질적으로 분포하여 원격탐사를 통해 정확하고 전역적인 농도 분포를 재현하기는 어려운 실정이다. 이러한 부유사의 비균질성은 부유사의 입도분포, 광물특성, 침강성 등이 하천에서 다양하게 분포하기 때문이며 이로 인해 부유사는 지역별로 다양한 분광특성을 가지게 된다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 영향을 고려한 전역적인 부유사 농도 예측 모형을 개발하기 위해 실내 실험을 통해 부유사 특성별 고유 분광 라이브러리를 구축하고 실규모 수로에서 다양한 부유사 조건에 대한 초분광 스펙트럼과 부유사 농도를 측정하는 실험을 수행하였다. 실제 부유사 농도는 광학 기반 센서인 LISST-200X와 샘플링을 통한 실험실 분석을 통해 계측되었으며, 초분광 스펙트럼 자료는 초분광 카메라를 통해 촬영한 영상에서 부유사 계측 지점에 대한 픽셀의 스펙트럼을 추출하여 구축하였다. 이렇게 생성된 자료들의 분광 다양성을 주성분 분석(Principle Component Analysis; PCA)를 통해 분석하였으며, 부유사의 입도 분포, 부유사 종류, 수온 등과의 상관관계를 통해 분광 특성과 가장 상관관계가 높은 물리적 인자를 규명하였다. 더불어 구축된 자료를 바탕으로 기계학습 기반 주요 특징 선택 알고리즘인 재귀적 특징 제거법 (Recursive Feature Elimination)과 기계학습기반 회귀 모형인 Support Vector Regression을 결합하여 초분광 영상 기반 부유사 농도 예측 모형을 개발하였으며, 이 결과를 원격탐사 계측 연구에서 일반적으로 사용되어 오던 최적 밴드비 분석 (Optimal Band Ratio Analysis; OBRA) 방법으로 도출된 회귀식과 비교하였다. 그 결과, 기존의 OBRA 기반 방법은 비선형성을 증가시켜도 좁은 영역의 파장대만을 고려하는 한계점으로 인해 부유사의 다양한 분광 특성을 반영하지 못하였으며, 본 연구에서 제시한 기계학습 기반 예측 모형은 420 nm~1000 nm에 걸쳐 폭 넓은 파장대를 고려함과 동시에 높은 정확도를 산출하였다. 최종적으로 개발된 모형을 적용해 다양한 유사 조건에 대한 부유사 시공간 분포를 매핑한 결과, 시공간적으로 고해상도의 부유사 농도 분포를 산출하는 것으로 밝혀졌다.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.31 no.4
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• pp.384-392
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• 2022

The objective of this study was to estimated nitrogen content and chlorophyll using RGB, Hyperspectral sensors to diagnose of nitrogen nutrition in apple tree leaves. Spectral data were acquired through image processing after shooting with high resolution RGB and hyperspectral sensor for two-year-old 'Hongro/M.9' apple. Growth data measured chlorophyll and leaf nitrogen content (LNC) immediately after shooting. The growth model was developed by using regression analysis (simple, multi, partial least squared) with growth data (chlorophyll, LNC) and spectral data (SPAD meter, color vegetation index, wavelength). As a result, chlorophyll and LNC showed a statistically significant difference according to nitrogen fertilizer level regardless of date. Leaf color became pale as the nutrients in the leaf were transferred to the fruit as over time. RGB sensor showed a statistically significant difference at the red wavelength regardless of the date. Also hyperspectral sensor showed a spectral difference depend on nitrogen fertilizer level for non-visible wavelength than visible wavelength at June 10th and July 14th. The estimation model performance of chlorophyll, LNC showed Partial least squared regression using hyperspectral data better than Simple and multiple linear regression using RGB data (Chlorophyll R²: 81%, LNC: 81%). The reason is that hyperspectral sensor has a narrow Full Half at Width Maximum (FWHM) and broad wavelength range (400-1,000 nm), so it is thought that the spectral analysis of crop was possible due to stress cause by nitrogen deficiency. In future study, it is thought that it will contribute to development of high quality and stable fruit production technology by diagnosis model of physiology and pest for all growth stage of tree using hyperspectral imagery.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.224-224
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• 2021

광학원격탐사를 통해 취득할 수 있는 초분광 영상은 관련 기술의 발전으로 다양하게 활용이 되고 있다. 특히 초경량 UAV를 기반으로 초분광 센서를 적용한 광학원격탐사는 광범위하게 분포하는 국내 제방의 불안정 요소를 탐지하는데 보다 효과적일 것으로 판단되며 대상에 대한 광역모니터링을 통해 많은 자료를 얻을 수 있고, 고해상도 영상 자료를 활용한 세밀한 분광 및 공간정보 분석이 가능하다. 본 연구에서는 제방 균열 평가를 위해 UAV를 활용하여 안동댐 하류 제방 균열을 대상으로 고해상도 초분광 영상을 취득하였으며, 기 개발된 제방 균열 평가 소프트웨어를 이용하여 조도와 최대강도 데이터에 따른 제방 균열 평가를 실시하였다. 연구지역의 지질은 중생대 백악기의 일직층으로써 적색이암, 셰일, 역질사암 등이 주를 이루고 있으며 제방 내 토양은 대부분 입도가 균일하며 일부 역암이 관찰되는 지역으로 조립토가 주를 이루고 있다. 기 개발된 소프트웨어의 특징은 측정된 데이터를 바탕으로 균열 여부를 판별할 수 있는 프로그램으로써 측정지점마다 별도의 조도와 최대강도 데이터가 주어졌을때, 해당 데이터에 대한 균열 여부를 판별할 수 있다. 주요기능은 제방 균열 여부 판단, 데이터 입력 및 판단을 출력하기 위한 GUI 인터페이스를 제공한다. 연구 결과 제방 균열 평가 소프트웨어를 적용하여 균열과 비균열에 대한 탐지가 가능한 것으로 나타났다. 특히 비균열 포인트의 경우 암석이나 토양의 성질, 빛의 반사에 따라 일부 차이가 있지만 균열은 매우 유사한 반사율 정보를 보이는 것으로 나타났다.