Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.14
no.5
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pp.346-354
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2009
BRDF (bidirectional reflectance distribution function) is critical in realistic simulation of material appearances since it models the directional characteristics of reflection of light. Although many BRDF models have been proposed so far, it is still not easy to find one specific model that could represent all the reflection properties of real materials such as generalized diffusion, off-specular reflection, Fresnel effect, and back scattering. In this paper, we compare three BRDF models including B-spline volume BRDF (BVB), Cook-Torrance, and Lafortune in their ability to represent the measured BRDF data for physically-based rendering. We show that B-spline volume BRDF surpass the others in quality of data fitting and rendering, especially for materials without specular reflections.
Kim, Taehwan;Song, Jiwoon;Cha, Jong Hyun;Bae, Ji-Yeul;Jung, Daeyoon;Cho, Hyung Hee
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.17
no.4
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pp.456-462
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2014
Infrared(IR) guided heat-seeking missiles uses IR emissions from aircraft to detect and track a target. Due to passive characteristic of the IR guidance, early detection of the missile is difficult and it is significant threat to aircraft survivability. Therefore, IR signature prediction of the aircraft is an important aspect of the stealth technology. In this study, we simulated IR signature of the aircraft in real atmospheric conditions. Aircraft surface temperature distribution was calculated by using RadthermIR code. Based on temperature distribution, IR radiance and BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function) image were simulated for different weather(seasonal) and background(sky/soil) conditions. The IR contrast tendencies are not aligned with surface temperature or magnitude of target IR radiance. Therefore, it is essential to simulate IR signature with various conditions and background to acquire reliable database.
This study was to analyze the change in albedo by level-2 land cover map for 20 years(2002-2021) using MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. Also, the difference from the MODIS data was analyzed using the 10-year (2012-2021) data of Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS). For the albedo data of MODIS and VIIRS, daily albedo data, MCD43A3 and VNP43IA, of 500 m spatial resolution of sinusoidal tile grid produced by Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) model were prepared for the South Korea range. Reprojection was performed using the code written based on Python 3.9, and the nearest neighbor was applied as the resampling method. White sky albedo and black sky albedo of shortwave were used for analysis. As a result of 20-year albedo analysis using MODIS data, the albedo tends to rise in all land use. Compared to the 2000s (2002-2011), the average albedo of the 2010s (2012-2021) showed the most significant increase of 0.0027 in the forest area, followed by the grass increase of 0.0024. As a result of comparing the albedo of VIIRS and MODIS, it was found that the albedo of VIIRS was larger from 0.001 to 0.1, which was considered to be due to differences in the surface reflectivity according to the time of image capture and sensor characteristics.
This paper presents the method to quantitatively evaluate the uncertainty of the semi-empirical Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) model for Himawari-8/AHI. The uncertainty of BRDF modeling was affected by various issues such as assumption of model and number of observations, thus, it is difficult that evaluating the performance of BRDF modeling using simple uncertainty equations. Therefore, in this paper, Monte-Carlo method, which is most dependable method to analyze dynamic complex systems through iterative simulation, was used. The 1,000 input datasets for analyzing the uncertainty of BRDF modeling were generated using the Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum (6S) Radiative Transfer Model (RTM) simulation with MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) BRDF product. Then, we randomly selected data according to the number of observations from 4 to 35 in the input dataset and performed BRDF modeling using them. Finally, the uncertainty was calculated by comparing reproduced surface reflectance through the BRDF model and simulated surface reflectance using 6S RTM and expressed as bias and root-mean-square-error (RMSE). The bias was negative for all observations and channels, but was very small within 0.01. RMSE showed a tendency to decrease as the number of observations increased, and showed a stable value within 0.05 in all channels. In addition, our results show that when the viewing zenith angle is 40° or more, the RMSE tends to increase slightly. This information can be utilized in the uncertainty analysis of subsequently retrieved geophysical variables.
Metallic paint is one of the most widely used coating in automotive, cosmetic and other applications because of its well-known ability to give a product realistic look which creates widespread consumer appeal. But, this coating has complicated subsurface structure which includes pigments, flakes, and transparent clearcoat. Though various analytic reflection models are available to simulate appearance of various surfaces, it is difficult to select an appropriate reflection model with faithful parameters for simulating this coating due to the complex subsurface structure of metallic paints. This paper presents a framework for accurate modeling of metallic coating by determining an appropriate reflection model among various existing BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) models. The selection of the appropriate model is achieved by measuring BRDF of various metallic paint samples using a BRDF measuring device i.e. gonioreflectometer and fitting an existing model to the measured data. Then, this model is effectively realized by rendering metallic painted surfaces. We believe that this framework can serve as a guide for those who wants to render metallic painted surfaces accurately with analytic BRDF model without expending time on extracting BRDF data using gonioreflectometer from real metallic paint sample.
Space-borne remote sensing is an effective and inexpensive way to identify crop fields and detect the crop condition. We examined the multi-temporal spectral characteristics of rice fields in South Korea to detect their phenological development and condition. These rice fields are compact, small-scale parcels of land. For the analysis, moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) and RapidEye images acquired in 2011 were used. The annual spectral tendencies of different crop types could be detected using MODIS data because of its high temporal resolution, despite its relatively low spatial resolution. A comparison between MODIS and RapidEye showed that the spectral characteristics changed with the spatial resolution. The vegetation index (VI) derived from MODIS revealed more moderate values among different land-cover types than the index derived from RapidEye. Additionally, an analysis of various VIs using RapidEye satellite data showed that the VI adopting the red edge band reflected crop conditions better than the traditionally used normalized difference VI.
Lee Hyun Jin;Fukushima Hajime;Ha Kyung-Ja;Kim Jae Hwan
Korean Journal of Remote Sensing
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v.21
no.4
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pp.273-285
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2005
This study has investigated the suitable wavelength for detecting biomass burning aerosols. We have performed the analysis of the wavelength at 380nm in near-UV, 400nm, 412nm, 460nm, and 490nm in visible, and 2100nm in shortwave infrared regions from the Global Imager measurements. It is well known that the UV bands have the advantage of the aerosols retrieval due to the low surface reflectance and a weak effect of Bidirectional Reflectivity Distribution Function. However, the pure surface reflectances of shortwave visible bands, except 412nm, are as low as that of 380nm in near-UV over northeast Asia. In order to detect the aerosol signal, we have retrieved the aerosol reflectance as a function of wavelength based on the surface reflectivity contrast method for the period of May 2003. It is interesting that the retrieved aerosol reflectance with 460nm is slightly more sensitive than that with 380nm. Additionally, we have applied the TOMS aerosol index method to determine the best pair for biomass burning aerosols and found that the pair of 380 and 460nm results in the best signal for retrieving aerosols.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.6
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pp.577-585
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2010
This paper is a part of developing a software that predicts the infrared signal emitted from a ground object by considering solar irradiation. The radiance emitted from a surface can be calculated by using the temperature and optical characteristics of the surface object. The bidirectional reflectance distribution function (BRDF) is defined as the ratio of reflected radiance to incident irradiance. It is a very important surface reflection property that decides the reflected radiance from the object. In this paper, the spectral radiance received by a remote sensor over the mid-wave infrared(MWIR), and the long-wave infrared(LWIR) regions are computed and compared each other for several different materials. The results show that the optical surface properties such as the BRDF and the emissivity of the object surface can play a major role in generating the infrared signatures of various objects, and the largest infrared signal may reach up to 10 times the smallest one when the infrared signals obtained from a flat plate with different surface conditions under the sun light.
In this paper we present a shading technique for realistic rendering of the surfaces with irregular and complex textures using a single photograph. So far, most works have been using many photographs or special photographing equipment to render the surfaces with irregular and complex textures as well as dividing texture regions manually. We present an automatic selection method of the region segmentation techniques according to properties of materials. As our technique produces a reflectance model and the approximated Bidirectional Reflection Distribution Function(BRDF) parameters, it allows the recovery of the photometric properties of diffuse, specular, isotropic or anisotropic textured objects. Also it make it possible to present several synthetic images with novel lighting conditions and views.
Ng, Chi Tim;Ko, Jonghan;Yeom, Jong-min;Jeong, Seungtaek;Jeong, Gwanyong;Choi, Myungin
Korean Journal of Remote Sensing
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v.35
no.1
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pp.57-81
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2019
Satellite images can be integrated into a crop model to strengthen the advantages of each technique for crop monitoring and to compensate for weaknesses of each other, which can be systematically applied for monitoring inaccessible croplands. The objective of this study was to outline the productivity of paddy rice based on simulation of the yield of all paddy fields in North Korea, using a grid crop model combined with optical satellite imagery. The grid GRAMI-rice model was used to simulate paddy rice yields for inaccessible North Korea based on the bidirectional reflectance distribution function-adjusted vegetation indices (VIs) and the solar insolation. VIs and solar insolation for the model simulation were obtained from the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) and the Meteorological Imager (MI) sensors of the Communication Ocean and Meteorological Satellite (COMS). Reanalysis data of air temperature were achieved from the Korea Local Analysis and Prediction System (KLAPS). Study results showed that the yields of paddy rice were reproduced with a statistically significant range of accuracy. The regional characteristics of crops for all of the sites in North Korea were successfully defined into four clusters through a spatial analysis using the K-means clustering approach. The current study has demonstrated the potential effectiveness of characterization of crop productivity based on incorporation of a crop model with satellite images, which is a proven consistent technique for monitoring of crop productivity in inaccessible regions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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