• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.437-444
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• 2020

달 로버의 광학 카메라는 로버의 주행정보와 탐사 지역의 3차원 지형정보를 제공한다. 하지만 대기가 없는 달은 단조로운 지형과 어두운 색조의 토양으로 구성되며, 달의 혹독한 환경에서 로버는 낮은 데이터 저장 용량과 연산 성능을 가진다. 따라서 로버의 안전한 주행과 성공적인 달 탐사를 위해서는 달의 지형 및 환경 특성에 강인한 특징점 검출 및 정합 기법 사용이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 달 탐사 로버가 취득한 지형 영상을 대상으로 SIFT, SURF, BRISK, ORB, AKAZE들의 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과 SIFT와 AKAZE가 달 지형 특성에 강인한 성능을 보여 주었다. AKAZE는 SIFT에 비해 적은 개수의 영상 정합점들을 검출하였으나, 높은 정확도를 가지며 가장 빠르게 영상 정합점들을 검출하였다. 따라서 정확하고 신속한 연산이 필요한 로버 주행 정보 생성에 적합하다. SIFT는 가장 무거운 연산 속도를 보이나, 가장 많은 영상 정합점들을 안정적으로 검출하였다. 달 탐사 로버는 주기적으로 지형 영상을 지구로 전송한다. 따라서 많은 양의 지형 영상을 처리할 수 있는 지구에서 3차원 지형도 구축을 위해 사용하는 것이 적합하다. 본 연구 결과는 향후 달 탐사 로버에서 특징점 검출 기법들의 활용을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제32권2호
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• pp.113-120
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• 2015

When humans explore the Moon, lunar caves will be an ideal base to provide a shelter from the hazards of radiation, meteorite impact, and extreme diurnal temperature differences. In order to ascertain the existence of caves on the Moon, it is best to visit the Moon in person. The Google Lunar X Prize(GLXP) competition started recently to attempt lunar exploration missions. Ones of those groups competing, plan to land on a pit of Lacus Mortis and determine the existence of a cave inside this pit. In this pit, there is a ramp from the entrance down to the inside of the pit, which enables a rover to approach the inner region of the pit. In this study, under the assumption of the existence of a cave in this pit, a 3D model was developed based on the optical image data. Since this model simulates the actual terrain, the rendering of the model agrees well with the image data. Furthermore, the 3D printing of this model will enable more rigorous investigations and also could be used to publicize lunar exploration missions with ease.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 Proceedings of ISRS 2007
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• pp.333-336
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• 2007

SELENE, a Japanese lunar mission, has been launched this year. There are large volumes of images that were already archived and will be archived by missions such as SELENE. Automatic image analysis systems, which extract useful information from large amounts of data, are now required. The authors propose Lunar Surface GIS, which archives lunar surface information collected by lunar orbiting spacecraft and conducts geological analysis automatically. This system includes automatic crater detection, automatic age determination, and lava thickness estimation methods. In this paper, methods for automatically determining the age and estimating the lava thickness of lunar mare are described. The lunar surface age was determined by analyzing data of detected crater size and number using a crater chronology method. Lava thickness was estimated by the extent of the overlying material around the crater as well as the composition of underlying terrain units. In this result, the age map at Mare Crisium suggests the mare had been formed 3.0-3.7 b.y. ago. The lava thickness result suggests the thickest part of the mare is distributed around the center of the mare. The Lunar Surface GIS can produce a geological map, age map, and mare lava thickness map, for example.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제40권4호
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• pp.173-197
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• 2023

ShadowCam is a high-sensitivity, high-resolution imager provided by NASA for the Danuri (KPLO) lunar mission. ShadowCam calibration shows that it is well suited for its purpose, to image permanently shadowed regions (PSRs) that occur near the lunar poles. It is 205 times as sensitive as the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) Narrow Angle Camera (NAC). The signal to noise ratio (SNR) is greater than 100 over a large part of the dynamic range, and the top of the dynamic range is high enough to accommodate most brighter PSR pixels. The optical performance is good enough to take full advantage of the 1.7 meter/pixel image scale, and calibrated images have uniform response. We describe some instrument artifacts that are amenable to future corrections, making it possible to improve performance further. Stray light control is very challenging for this mission. In many cases, ShadowCam can image shadowed areas with directly illuminated terrain in or near the field of view (FOV). We include thorough qualitative descriptions of circumstances under which lunar brightness levels far higher than the top of the dynamic range cause detector or stray light artifacts and the size and extent of the artifact signal under those circumstances.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권3호
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• pp.313-324
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• 2017

미래 인류의 달 기지 설치 후보인 달 용암 동굴은 지형 카메라의 관측 자료를 통해 탐사가 수행되었지만 이는 달 용암 동굴의 존재에 대한 확실한 증거를 제시하지 못한다. 본 연구에서는 지표 투과가 가능한 High Frequency (HF) 레이더의 달 관측 자료를 이용하여 달 용암 동굴 탐사를 시도하였다. 이를 위해 일본 달 탐사선 Kaguya의 Lunar Radar Sounder (LRS)의 관측 자료에서 LRS에서 가장 강한 반사파 펄스가 나발생되는 지점까지의 거리인 LRS 표면 레인지가 추출되었다. 달 용암 동굴은 얕은 지하에 분포하고 LRS의 거리 분해능은 얕은 지하에 있는 목표물의 반사파와 표면 반사파는 분리 할 수 없다. 이로 인하여 달 얕은 지하에 구조물이 있는 경우 일반적인 달 표면의 위치가 실제 달 표면과 다르게 나타난다. 이에 따라 LRS 펄스의 낮은 거리 분해능을 이용하여 LRS 표면 레인지로부터 얕은 지하에 존재하는 달 용암 동굴 검출이 가능하다. LRS 표면 레인지에서 Kaguya의 궤도 고도를 제하면 달 표면 고도가 나타나고 이를 달 지형 고도를 나타내는 Kaguya Digital Terrain Model (DTM) 데이터로부터 도출된 DTM 평균 지형 고도와 비교 분석하여 달 용암 동굴을 검출한다. 이러한 분석 방법을 Rima Galilaei의 북쪽에 위치한 달 용암 동굴 후보지에 적용하여 LRS 지형 고도 값과 DTM 평균 지형 고도 값의 차이를 발견하였고 검출된 차이가 천부 지하에 존재하는 달 용암 동굴의 반사파로 인하여 생긴 것으로 추정하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제40권4호
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• pp.149-171
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• 2023

ShadowCam is a National Aeronautics and Space Administration Advanced Exploration Systems funded instrument hosted onboard the Korea Aerospace Research Institute (KARI) Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) satellite. By collecting high-resolution images of permanently shadowed regions (PSRs), ShadowCam will provide critical information about the distribution and accessibility of water ice and other volatiles at spatial scales (1.7 m/pixel) required to mitigate risks and maximize the results of future exploration activities. The PSRs never see direct sunlight and are illuminated only by light reflected from nearby topographic highs. Since secondary illumination is very dim, ShadowCam was designed to be over 200 times more sensitive than previous imagers like the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera Narrow Angle Camera (LROC NAC). ShadowCam images thus allow for unprecedented views into the shadows, but saturate while imaging sunlit terrain.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.630-637
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• 2019

달에 얼음 형태의 물과 희귀 자원의 대량 존재하는 것이 밝혀지면서, 달의 경제적, 산업적 가치는 증대되고 있다. 이에 우리나라를 포함한 전 세계 주요 우주국들은 달 자원 확보와 유인 기지 건설을 위한 현지 자원 활용 기술을 개발하고 있다. 향후 달 현지 건설을 준비하기 위해서는 로버에서 취득한 지형 및 건설 영상을 가공하여, 건설 전 주기의 의사결정 지원정보를 제공하는 무인 건설공간정보화 기술을 개발해야한다. 본 연구에서는 달 로버 카메라 시스템을 기반으로 한 건설공간정보화 기술의 개발 방안을 소개하였다. 세부적으로 로버의 주행 영상, 지형 및 건설 영상 취득을 위한 로버 기반 카메라 시스템의 개념 설계와 달 건설공간정보 구축을 위한 분산 환경 기반의 개념적 아키텍쳐인 달 로버 운영 시스템을 제안하였다. 또한 달 표면에 특화된 로버의 위치 결정 및 3차원 지형복원 기법 개발 방안을 제시하였다. 본 연구에 도출한 달 무인 건설공간정보화 기술은 개념적 설계로 실험을 통한 검증이 필요하다. 따라서 개발된 로버와 로버운영 시스템은 향후, 달 모의 지형에 적용하여 개선할 예정이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.479-486
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• 2018

위성항법시스템이 없는 달 표면에서 탐사 로버의 신뢰성 있는 항법성능을 확보하기 위해 관성측정장치나 카메라와 같은 추가적인 센서를 활용한 항법 알고리즘이 필수적이다. 일례로 미국의 화성 탐사 로버에 스테레오 카메라를 이용한 비주얼 오도메트리(VO)가 성공적으로 사용된 바 있다. 본 논문에서는 달 유사환경의 스테레오 흑백 이미지를 입력받아 달 탐사 로버의 6 자유도 움직임을 추정하였다. 제안하는 알고리즘은 희소 이미지 정렬 기반의 준직접방식 VO를 통해 연속된 이미지간의 상대 움직임을 추정한다. 또한 비선형성에 취약한 직접방식 VO를 보완하고자 최적화 시 로버의 움직임에 따른 가중치를 비용 함수에 고려하였고, 그 가중치는 이전 단계에서 계산된 포즈의 선형 함수로 제안한다. 본 논문에서 제안하는 로버의 움직임에 따른 가중치를 통해 실제 달 환경의 특성을 반영하는 토론토 대학의 달 유사환경 데이터셋에서 VO 성능이 향상됨을 확인하였다.