• Current Optics and Photonics
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• 제6권3호
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• pp.313-322
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• 2022

Remote-sensing optical payloads, especially hyperspectral imagers, have particular issues with stray light because they often encounter high-contrast target/background conditions, such as sun glint. While developing an optical payload, we usually apply several stray-light analysis methods, including forward and backward analyses, separately or in combination, to support lens design and optomechanical design. In addition, we often characterize the stray-light response over a full field to support calibration, or when developing an algorithm to correct stray-light errors. For this purpose, we usually use forward analysis across the entire field, but this requires a tremendous amount of computational time. In this paper, we propose a sequence of forward-backward-forward analyses to more effectively investigate the through-field response of stray light, utilizing the combined advantages of the individual methods. The application is an airborne hyperspectral imager for creating hyperspectral maps from 900 to 1700 nm in a 5-nm-continuous band. With the proposed method, we have investigated the through-field response of stray light to an effective accuracy of 0.1°, while reducing computation time to 1/17^th of that for a conventional, forward-only stray-light analysis.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2008년도 동계학술발표회 논문집
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• pp.71-72
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• 2008

과학기술위성3호 부탑재체로 영상분광기(COMIS, Compact Hyperspectral Imager)가 선정되어 2007년 5월부터 개발이 진행되고 있다. COMIS는 2010년 과학기술위성3호에 탑재 발사되어, 위성 궤도 700km 상공에서 해상도 30m을 가지고, 30km 폭의 지표면 또는 대기를 관측할 수 있다. 현재까지 국내에서 개발된 위성탑재 지구관측카메라가 흑백이거나 다분광(3파장)으로 지구관측을 하는 것에 반하여 COMIS는 가시광 및 근적외선 영역에서 16${\sim}$62대역(4${\sim}$15nm 파장 분해능)의 초분광 관측을 수행하게 된다. 초분광 영상은 관측 대상 물성의 상세 구분이 가능한 관계로 군사적 활용을 포함한 원격 탐사의 주요 활용 분야로 대두되고 있다. 본 논문은 과학기술위성3호 부탑재체로 개발되는 영상분광기인 COMIS(Compact Hyperspectral Imager)의 전반적인 개념, 활용 과학을 먼저 소개하고 상세 광학 설계를 발표한다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.177-187
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• 2002

본 논문에서는 위성탑재용 고해상도 카메라 광학부의 예비설계 내용을 소개하고 차기 위성탑재체 개발에 필요한 기술적 제안사항을 수록하였다. 위성탑재용 고해상도 전자광학카메라 개발을 위한 광학 설계로서, 685㎞ 고도에서 지상 해상도 5m 성능을 가진 카세그레인 응용 Catadioptric 설계와 Unobscured Reflective Triplet 설계를 각각 수행, 그 spot diagram 및 MTF 등을 분석하였으며 이를 제작하는데 필요한 재질과 궤도상 운용조건까지 고려하여 실제 개발에 충분한 성능을 가진 광학설계 임을 입증하였다. 또한 차세대 위성탑재용 분광영상카메라(Hyperspectral Imager) 개발을 위하여 HSI Development Model을 설계하고 제작하였는데 그 설계 내용을 본 논문에 수록하였다. Off-axis 2-mirror 체계인 Telescope 부분과 Collimator-Grating-Reimaging lens cell로 이루어진 항우연 HSI DM의 광학 설계를 소개하고, 약 25%에 이르는 MTF성능을 포함한 설계부터 성능특성까지 주요기술사항을 기록하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제58권1호
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• pp.91-97
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• 2016

The objective of this study was to classify between radish and Chinese cabbage in autumn using hyperspectral images. The hyperspectral images were acquired by Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) with 1m spatial resolution and 48 bands covering the visible and near infrared portions of the solar spectrum from 370 to 1044 nm with a bandwidth of 14 nm. An object-based technique is used for classification of radish and Chinese cabbage. It was found that the optimum parameter values for image segmentation were scale 400, shape 0.1, color 0.9, compactness 0.5 and smoothness 0.5. As a result, the overall accuracy of classification was 90.7 % and the kappa coefficient was 0.71. The hyperspectral images can be used to classify other crops with higher accuracy than radish and Chines cabbage because of their similar characteristic and growth time.

• 농업과학연구
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• 제49권3호
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• pp.495-510
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• 2022

In this study, fluorescence hyperspectral imaging (FHSI) was used for the rapid, non-destructive detection of fake, manmade eggs from real eggs. To identify fake eggs, protoporphyrin IX (PpIX)-a natural pigment present in real eggshells-was utilized as the main indicator due to its strong fluorescence emission effect. The fluorescence images of real and fake eggs were acquired using a line-scan-based FHSI system, and their fluorescence features were analyzed based on spectroscopic techniques. To improve the detection performance and accuracy, an optimal waveband combination was investigated with analysis of variance (ANOVA), and its fluorescence ratio images (588/645 nm) were created for visualization of the real eggs between two different egg groups. In addition, real and fake eggs were scanned using a one-waveband (645 nm) handheld fluorescence imager that can perform real-time scanning for on-site applications. Then, the results of the two methods were compared with one another. The outcome clearly shows that the newly developed FHSI system and the fluorescence handheld imager were both able to distinguish real eggs from fake eggs. Consequently, FHSI showed a better performance (clearer images) compared to the fluorescence handheld imager, and the outcome provided valuable information about the feasibility of using FHSI imaging with ANOVA for the discrimination of real and fake eggs.

• 천문학회보
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• 제34권1호
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• pp.142.1-142.1
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• 2009

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume II
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• pp.647-650
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• 2006

Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) hyperspectral imagery was acquired over the Little Miami River Watershed (1756 square miles) in Ohio, U.S.A., which is one of the largest hyperspectral image acquisition. For the development of a 4m-resolution land cover dataset, a hierarchical approach was employed using two different classification algorithms: 'Image Object Segmentation' for level-1 and 'Spectral Angle Mapper' for level-2. This classification scheme was developed to overcome the spectral inseparability of urban and rural features and to deal with radiometric distortions due to cross-track illumination. The land cover class members were lentic, lotic, forest, corn, soybean, wheat, dry herbaceous, grass, urban barren, rural barren, urban/built, and unclassified. The final phase of processing was completed after an extensive Quality Assurance and Quality Control (QA/QC) phase. With respect to the eleven land cover class members, the overall accuracy with a total of 902 reference points was 83.9% at 4m resolution. The dataset is available for public research, and applications of this product will represent an improvement over more commonly utilized data of coarser spatial resolution such as National Land Cover Data (NLCD).

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2003년도 Proceedings of ACRS 2003 ISRS
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• pp.1076-1080
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• 2003

$CO_2$ uptake of vegetation is one of the important variables in order to estimate photosynthetic activity, plant growth and carbon budget estimations. The objective of this research was to develop a new estimation method of $CO_2$ uptake of vegetation based on airborne hyperspectral remote sensing measurements in combination with a photosynthetic rate curve model. In this study, a compact airborne spectrographic imager (CASI) was used to obtain image over a field that had been set up to study the $CO_2$ uptake of corn on August 7, 2002. Also, a field survey was conducted concurrently with the CASI overpass. As a field survey, chlorophyll a content, photosynthetic rate curve, Leaf area, dry biomass and light condition were measured. The developed estimation method for $CO_2$ uptake consists of three major parts: a linear mixture model, an enhanced big leaf model and a photosynthetic rate curve model. The Accuracy of this scheme indicates that $CO_2$ uptake of vegetation could be estimated by using airborne hyperspectral remote sensing data in combination with a physiological model.

• 대한원격탐사학회지
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• 제31권5호
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• pp.361-370
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• 2015

초분광영상을 이용한 변화탐지 기법으로는 Chronochrome(CC), Principal Component Analysis(PCA), 분광혼합분석(spectral unmixing) 등이 있다. 특히, 분광혼합분석을 이용한 변화탐지는 변화객체의 위치 정보뿐만 아니라 변화의 속성까지 분석할 수 있다는 점에서 매우 효과적이나, 분광혼합분석을 활용한 초분광영상의 변화탐지 연구는 여전히 초기단계에 머물러 있다. 본 연구에서는 분광혼합분석을 이용한 효과적인 변화탐지를 위하여 Iterative Error Analysis(IEA)와 Spectral Angle Mapper(SAM) 등을 활용하여 두 영상에서 변화지역을 설명할 수 있는 동일한 endmember를 결정하였으며, 점유비율의 차영상을 통하여 변화지역을 추출하였다. 제안기법의 적용성을 평가하기 위하여 임의의 변화지역을 포함한 Compact Airborne Spectrographic Imager(CASI) 및 Hyperion 모의영상에 대한 변화탐지를 수행하였다. 실험결과, 제안기법이 기존의 CC, PCA, N-FINDR를 이용한 분광혼합분석보다 효과적으로 변화지역을 추출할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 제안기법은 사전정보 없이 자동으로 동일한 endmember를 추출할 수 있는 장점을 갖기 때문에 다양한 피복물질로 구성된 영상의 변화탐지에 효과적으로 활용될 것이다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.229.2-229.2
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• 2012

지금까지 해외의 여러 달 궤도선에서 달의 영상을 다양한 방법으로 관측한 것에서 알 수 있듯이 영상 관측은 달 탐사에서 중요한 부분이다. 특히 그 중에서 입체 영사기(Stereo Imager)는 달의 3차원적 영상을 관측하여 달 표면의 구조를 파악할 수 있고 분광 카메라(Hyperspectral Camera)는 달 표면을 이루고 있는 물질을 분광 정보를 통해서 알아낼 수 있다. 본 연구에서는 우리나라가 2020년경 독자적인 달 궤도선을 계획하고 있는 것에 발맞추어 이 두 관측 장비를 설계해 보았다. 본 연구에서 설계한 탑재체는 하나의 광학계를 이용해 가시광 영역에서 동시에 입체 영상과 분광 영상을 얻을 수 있는 장치이며, 달 표면에서의 궤도선의 속도와 저장 가능한 정보의 양을 고려하여 100 km의 고도에서 속도를 1.6 km/s로 가정할 때 interline CCD가 17.5 m의 공간 분해능을 갖기 위해 92 frame/s 이상의 frame rate로 관측을 수행할 수 있게 하였다. 특히 분광 카메라는 wedge filter를 사용하여 광학계의 부담을 줄였으며 검출기로는 interline CCD를 사용하여 channel 수를 조절할 수 있도록 하였다. 또한 달 표면을 구성하는 입자의 크기에 대한 정보를 얻을 수 있는 편광판도 설치 하였다. 시험 모델의 문제점을 분석하여 새롭게 개선된 탑재체를 설계하여 개발하였다. 렌즈를 수정해 vignetting과 왜곡 현상을 보정하였고 전체 무게를 1.5 kg으로 줄여서 시험 모델보다 30% 이상 줄일 수 있었다. 파장 분해능은 20nm로 시험모델보다 더 개선된 분해능을 얻을 수 있었다. 출력 효율의 증대를 위해 power board의 수정을 수행하였다.