GOCI is the core paryload of the geostationary satellite COMS(Communication, Ocean and Meteological Satellite) for ocean monitoring. It is scheduled to be launched at the end of 2008. GOCI observes ocean color around the Korean Peninsula over $2500km\times2500km$ area. It used tilted two-axis scan mechanism to observe entire field of view. In this work, the pointing stability of the tilted two-axis method is analyzed and compared with that of gimbal method. The analysis results show that tilted two-axis method gives great stability and it is adequate for geostationary payload. The results can also be used to determine and analyze the mechanism specifications.
In this study, a convenient approach for sensitive, quick and simple detection of hazardous acids was investigated. A series of azo dyes were synthesized and applied as a chemosensor for the acid detection both on fibers and in solution. Various aniline, benzothiazole or isoxazole derivatives were used as diazo component and coupled with N-benzyl-N-ethylaniline or 2,2'-(phenylimino)bis-ethanol to give azo based dyes. The acid sensing phenomenon was observed by naked-eye and detection was further confirmed by UV-Vis spectrophotometer and hue difference(ΔH*) evaluation. The developed sensors showed a distinct and quick color change from yellow to magenta by addition of trace amounts of the hazardous acids. The absorption maxima was shifted to a longer wavelength by 70 ~ 150nm and hue difference(ΔH*) was 60 ~ 120°. A cotton fiber coated with Dye 1 exhibited excellent storage stability under various temperature(-30 ~ 43℃) and humidity(30 ~ 80%) conditions without discoloration and fading of the fiber sensors. Also the acid sensing properties were maintained.
Light absorption coefficient per unit mass of particles, i.e., specific absorption coefficient, is important as one of the main parameters in developing algorithms for ocean color remote sensing. Specific absorption coefficient of chlorophyll ($a^*_{ph}$) and suspended sediment ($a^*_{ss}$) were analyzed with a spectrophotometer using the "wet filter technique" and "Kishino method" for the seawater collected in the Yellow and Mediterranean Sea. An improved data-recovery method for the filter technique was also developed using spectrum slopes. This method recovered the baselines of spectrum that were often altered in the original methods. High $a^*_{ph}({lambda})$ values in the oligotrophic Mediterranean Sea and low values in the Yellow Sea were observed, ranging 0.01 to 0.12 $m^2$/mg at the chlorophyll maximum absorption wavelength of 440 nm. The empirical relationship between $a^*_{ph}$(440nm) and chlorophyll concentrations () was found to fit a power function ($a^*_{ph}$=0.039 $^{-0.369}$), which was similar to Bricaud et al. (1995). Absorption specific coefficients for suspended sediment ($a^*_{ss}$) did not show any relationship with concentrations of suspended sediment. However, an average value of $a^*_{ss}$ ranging 0.005 - 0.08 $m^2$/g at 440nm, was comparable to the specific absorption coefficient of soil (loess) measured by Ahn (1990). The morepronounced variability of $a^*_{ss}$ than $a^*_{ph}$ was determined from the variable mixing ratio values between particulate organic matter and mineral. It can also be explained by a wide size-distribution range for SS which were determined by their specific gravity, bottom state, depth and agitation of water mass by wind in the sea surface.
Suho Bak;Heung-Min Kim;Tak-Young Kim;Jae-Young Lim;Seon Woong Jang
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.3
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pp.297-309
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2023
The degradation of coastal ecosystems and fishery environments is accelerating due to the recent phenomenon of invertebrate grazers. To effectively monitor and implement preventive measures for this phenomenon, the adoption of remote sensing-based monitoring technology for extensive maritime areas is imperative. In this study, we compared and analyzed the robustness of deep learning-based object detection modelsfor detecting and monitoring invertebrate grazersfrom underwater videos. We constructed an image dataset targeting seven representative species of invertebrate grazers in the coastal waters of South Korea and trained deep learning-based object detection models, You Only Look Once (YOLO)v7 and YOLOv8, using this dataset. We evaluated the detection performance and speed of a total of six YOLO models (YOLOv7, YOLOv7x, YOLOv8s, YOLOv8m, YOLOv8l, YOLOv8x) and conducted robustness evaluations considering various image distortions that may occur during underwater filming. The evaluation results showed that the YOLOv8 models demonstrated higher detection speed (approximately 71 to 141 FPS [frame per second]) compared to the number of parameters. In terms of detection performance, the YOLOv8 models (mean average precision [mAP] 0.848 to 0.882) exhibited better performance than the YOLOv7 models (mAP 0.847 to 0.850). Regarding model robustness, it was observed that the YOLOv7 models were more robust to shape distortions, while the YOLOv8 models were relatively more robust to color distortions. Therefore, considering that shape distortions occur less frequently in underwater video recordings while color distortions are more frequent in coastal areas, it can be concluded that utilizing YOLOv8 models is a valid choice for invertebrate grazer detection and monitoring in coastal waters.
Hyeong-Tak Lee;Hey-Min Choi;Min-Kyu Kim;Suk Yoon;Kwang-Seok Kim;Jeong-Eon Moon;Hee-Jeong Han;Young-Je Park
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.5_1
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pp.695-713
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2023
In coastal waters, phytoplankton,suspended particulate matter, and dissolved organic matter intricately and nonlinearly alter the reflectivity of seawater. Neural network technology, which has been rapidly advancing recently, offers the advantage of effectively representing complex nonlinear relationships. In previous studies, a three-stage neural network was constructed to extract the inherent optical properties of each component. However, this study proposes an algorithm that directly employs a deep neural network. The dataset used in this study consists of synthetic data provided by the International Ocean Color Coordination Group, with the input data comprising above-surface remote-sensing reflectance at nine different wavelengths. We derived inherent optical properties using this dataset based on a deep neural network. To evaluate performance, we compared it with a quasi-analytical algorithm and analyzed the impact of log transformation on the performance of the deep neural network algorithm in relation to data distribution. As a result, we found that the deep neural network algorithm accurately estimated the inherent optical properties except for the absorption coefficient of suspended particulate matter (R2 greater than or equal to 0.9) and successfully separated the sum of the absorption coefficient of suspended particulate matter and dissolved organic matter into the absorption coefficient of suspended particulate matter and dissolved organic matter, respectively. We also observed that the algorithm, when directly applied without log transformation of the data, showed little difference in performance. To effectively apply the findings of this study to ocean color data processing, further research is needed to perform learning using field data and additional datasets from various marine regions, compare and analyze empirical and semi-analytical methods, and appropriately assess the strengths and weaknesses of each algorithm.
Ocean Scanning Multispectral Imager (OSMI) is a payload on the KOMPSAT satellite to perform worldwide ocean color monitoring for the study of biological oceanography. The instrument images the ocean surface using a wisk-broom motion with a swath width of 800 km and a ground sample distance (GSD) of<1km over the entire field of view (FOV). The instrument is designed to have an on-orbit operation duty cycle of 20% over the mission lifetime of 3 years with the functions of programmable gain/offset and on-board image data compression/storage. The instrument also performs sun and dark calibration for on-board instrument calibration. The OSMI instrument is a multi-spectral imager covering the spectral range from 400nm to 900nm using CCD Focal Plane Array (FPA). The ocean colors are monitored using 6 spectral channels that can be selected via ground commands. KOMPSAT satellite with OSMI was integrated and the satellite level environment tests and instrument aliveness/functional test as well, such as launch environment, on-orbit environment (Thermal/vacuum) and EMl/EMC test were performed at KARI. Test results met the requirements and the OSMI data were collected and analyzed during each test phase. The instrument is launched on the KOMPSAT satellite in the late 1999 and the image is scheduled to start collecting ocean color data in the early 2000 upon completion of on-orbit instrument checkout.
Satellite cameras are calibrated before launch in detail and in general, but it cannot be guaranteed that the geometry is not changing during launch and caused by thermal influence of the sun in the orbit. Modem satellite imaging systems are based on CCD-line sensors. Because of the required high sampling rate the length of used CCD-lines is limited. For reaching a sufficient swath width, some CCD-lines are combined to a longer virtual CCD-line. The images generated by the individual CCD-lines do overlap slightly and so they can be shifted in x- and y-direction in relation to a chosen reference image just based on tie points. For the alignment and difference in scale, control points are required. The resulting virtual image has only negligible errors in areas with very large difference in height caused by the difference in the location of the projection centers. Color images can be related to the joint panchromatic scenes just based on tie points. Pan-sharpened images may show only small color shifts in very mountainous areas and for moving objects. The direct sensor orientation has to be calibrated based on control points. Discrepancies in horizontal shift can only be separated from attitude discrepancies with a good three-dimensional control point distribution. For such a calibration a program based on geometric reconstruction of the sensor orientation is required. The approximations by 3D-affine transformation or direct linear transformation (DL n cannot be used. These methods do have also disadvantages for standard sensor orientation. The image orientation by geometric reconstruction can be improved by self calibration with additional parameters for the analysis and compensation of remaining systematic effects for example caused by a not linear CCD-line. The determined sensor geometry can be used for the generation? of rational polynomial coefficients, describing the sensor geometry by relations of polynomials of the ground coordinates X, Y and Z.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.38C
no.5
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pp.409-419
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2013
Kinect released by Microsoft in November 2010 is a motion sensing camera in xbox360 and gives depth and color images. However, Kinect camera also generates holes and noise around object boundaries in the obtained images because it uses infrared pattern. Also, boundary flickering phenomenon occurs. Therefore, we propose a real-time virtual-view video synthesis algorithm which results in a high-quality virtual view by solving these problems. In the proposed algorithm, holes around the boundary are filled by using the joint bilateral filter. Color image is converted into intensity image and then flickering pixels are searched by analyzing the variation of intensity and depth images. Finally, boundary flickering phenomenon can be reduced by converting values of flickering pixels into the maximum pixel value of a previous depth image and virtual views are generated by applying 3D warping technique. Holes existing on regions that are not part of occlusion region are also filled with a center pixel value of the highest reliability block after the final block reliability is calculated by using a block based gradient searching algorithm with block reliability. The experimental results show that the proposed algorithm generated the virtual view image in real-time.
Complex physical, chemical and biological interactions off the Korean coast created several striking patterns in the phytoplankton blooms, which became conspicuous during the measurements of ocean color from space. This study concentrated on analyzing the spatial and temporal aspects of phytoplankton chlorophyll variability in these areas using an integrated dataset from a Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS), Advanced Very High Resolution (AVHRR) sensor, and Conductivity Temperature Depth (CTD) sensor. The results showed that chlorophyll concentrations were elevated in coastal and open ocean regions, with strong summer and fall blooms, which appeared to spread out in most of the enclosed bays and neighboring waters due to certain oceanographic processes. The chlorophyll concentration was observed to range between 3 and $54\;mg\;m^{-3}$ inside Jin-hae Bay and adjacent coastal bays and 0.5 and $8\;mg\;m^{-3}$ in the southeast sea offshore waters, this gradual decrease towards oceanic waters suggested physical transports of phytoplankton blooms from the shallow shelves to slope waters through the influence of the Tsushima Warm Current (TWC) along the Tsushima Strait. Horizontal distribution of potential temperature $(\theta)$ and salinity (S) of water off the southeastern coast exhibited cold and low saline surface water $(\theta and warm and high saline subsurface water $({\theta}>12^{\circ}C; S>34.4)$ at 75dBar, corroborating TWC intrusion along the Tsushima Strait. An eastward branch of this current was called the East Korean Warm Current (EKWC), tracked with the help of CTD data and satellite-derived sea surface temperature, which often influenced the dynamics of mesoscale anticyclonic eddy fields off the Korean east coast during the summer season. The process of such mesoscale anticyclonic eddy features might have produced interior upwelling that could have shoaled and steepened the nutricline, enhancing phytoplankton population by advection or diffusion of nutrients in the vicinity of Ulleungdo in the East Sea.
Korea Aerospace Research Institute (KARI) is developing a Korea Multi-Purpose Satellite I (KOMPSAT-I) which accommodates Electro-Optical Camera (EOC), Ocean Scanning Multi-spectral Imager (OSMI), and Space Physics Sensor (SPS). The satellite has the weight of about 500kg and will be operated on the 10:50 AM sun-synchronized orbit with the altitude of 685 km. The satellite will be launched in 1999 and its lifetime is expected to be over 3 years. The main mission of EOC is the cartography to provide the images from a remote earth view for the production of 1/25000-scale maps of KOREA. EOC collects 510 ~ 730 nm panchromatic imagery with the ground sample distance(GSD) of 6.6 m and the swath width of 17 km by push broom scanning. EOC also can scan $\pm$45 degree across the ground track using body pointing method. The primary mission of OSMI is worldwide ocean color monitoring for the study of biological oceanography. It will generate 6 band ocean color images with 800 km swath width and 1km GSD by whiskbroom scanning. OSMI is designed to provide on-orbit spectral band selectability in the spectral range from 400 nm to 900 nm through ground command. This flexibility in band selection can be used for various applications and will provide research opportunities to support the next generation sensor design. SPS consists of High Energy Particle Detector (HEPD) and ionosphere Measurement Sensor (IMS). HEPD has missions to characterize the low altitude high-energy Particle environment and to study the effects of radiation environment on microelectronics. IMS measures densities and temperature of electrons in the ionosphere and monitors the ionospheric irregularities at the KOMPSAT orbit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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