합성 개구 레이다(SAR, synthetic aperture radar)는 주야간 및 기상 조건에 구애받지 않고 원하는 지점을 관측할 수 있다는 장점으로 인해 최근 그 수요가 점점 늘어나고 있다. SAR 위성으로 관측한 원시 데이터는 위성궤도보정, 방사보정, multi-looking, geocoding과 같은 전처리 과정이 필요하며, 사용자의 목적에 따라 물체 탐지, 변화탐지, DEM(Digital Elevation Model) 등 영상 활용을 하기 위해서는 추가적인 처리 과정이 요구된다. 이러한 전처리와 연산과정은 매우 복잡하며 많은 시간과 컴퓨팅 자원을 필요로 한다. 주로 SAR 영상을 활용하는 기관에서는 영상을 편리하고 쉽게 처리하기 위해 각 기관의 활용 목적에 맞는 분석도구를 개발하여 사용 및 외부 수요자들에게 제공하고 있다. 본 논문에서는 국내외에서 이용하고 있는 대표적인 SAR 분석도구들의 기능 및 특성에 대해 소개하고자 한다.
Ship detection in synthetic aperture radar(SAR)imagery has long been an active research topic and has many applications. In this paper,we propose an efficient method for detecting ships from SAR imagery using filtering. This method exploits ship masking using a median filter that considers maximum ship sizes and detects ships from the reference image, to which a Non-Local means (NL-means) filter is applied for speckle de-noising and a differential image created from the difference between the reference image and the median filtered image. As the pixels of the ship in the SAR imagery have sufficiently higher values than the surrounding sea, the ship detection process is composed primarily of filtering based on this characteristic. The performance test for this method is validated using KOMPSAT-5 (Korea Multi-Purpose Satellite-5) SAR imagery. According to the accuracy assessment, the overall accuracy of the region that does not include land is 76.79%, and user accuracy is 71.31%. It is demonstrated that the proposed detection method is suitable to detect ships in SAR imagery and enables us to detect ships more easily and efficiently.
SAR 영상은 기존의 전자광학적 센서가 갖고 있는 자료취득의 제한을 극복하고, 광학적 센서와 상호보완되는 정보를 제공한다. 하지만 SAR 센서와 지면의 기하학적 특성으로 인하여 영상에 내재되어 있는 다양한 기하학적 왜곡을 제거할 필요가 있다. SAR 영상의 기하보정 방법으로 여러 가지 다양한 기법이 소개되고 있지만, SAR 영상을 정확하게 기하보정하는 것은 쉽지 않다. 특히 Radarsat 위성에 채택되고 있는 "International" 타원체와 국내의 "Bessel" 타원체간의 변환관계가 확립되지 않아 기하보정에 어려움이 있다. 보편적으로 많이 이용되는 모의영상을 이용한 기하보정 방법과 공선조건식을 응용한 기하보정 방법에는 수치표고모형이 이용된다. 본 연구에서는 기하보정에 사용되는 방법간의 장점과 단점을 파악하고 국내에 적용될 수 있는 방법을 찾아냈다.
This study discussed the applicability of satellite SAR (Synthetic Aperture Radar) imagery with regard to reservoir monitoring, and tried the extraction of reservoir storage from multi-temporal C-band RADARSAT-1 SAR backscattering images of Yedang and Goongpyeong agricultural reservoirs, acquired from May to October 2005. SAR technology has been advanced as a complementary and alternative approach to optical remote sensing and in-situ measurement. Water bodies in SAR imagery represent low brightness induced by low backscattering, and reservoir storage can be derived from the backscatter contrast with the level-area-volume relationship of each reservoir. The threshold segmentation over the routine preprocessing of SAR images such as speckle reduction and low-pass filtering concluded a significant correlation between the SAR-derived reservoir storage and the observation record in spite of the considerable disagreement. The result showed up critical limitations for adopting SAR data to reservoir monitoring as follows: the inappropriate specifications of SAR data, the unreliable rating curve of reservoir, the lack of climatic information such as wind and precipitation, the interruption of inside and neighboring land cover, and so on. Furthermore, better accuracy of SAR-based reservoir monitoring could be expected through different alternatives such as multi-sensor image fusion, water level measurement with altimeters or interferometry, etc.
PARK DOO-YOUL;KIM JIN-KWANG;LEE HO-NAM;WON JOONG-SUN
대한원격탐사학회:학술대회논문집
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대한원격탐사학회 2005년도 Proceedings of ISRS 2005
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pp.667-670
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2005
Ground control points(GCPs) can be extracted from SAR data given precise orbit for DTM generation using optic images and other SAR data. In this study, we extract GCPs from ERS SAR data and SRTM DEM. Although it is very difficult to identify GCPs in ERS SAR image, the geometry of optic image and other SAR data are able to be corrected and more precise DTM can be constructed from stereo optic images. Twenty GCPs were obtained from the ERS SAR data with precise Delft orbit information. After the correction was applied, the mean values of planimetric distance errors of the GCPs were 3.7m, 12.1 and -0.8m with standard deviations of 19.9m, 18.1, and 7.8m in geocentric X, Y, and Z coordinates, respectively. The geometries of SPOT stereo pair were corrected by 13 GCPs, and r.m.s. errors were 405m, 705m and 8.6m in northing, easting and height direction, respectively. And the geometries of RADARS AT stereo pair were corrected by 12 GCPs, and r.m.s. errors were 804m, 7.9m and 6.9m in northing, easting and height direction, respectively. DTMs, through a method of area based matching with pyramid images, were generated by SPOT stereo images and RADARS AT stereo images. Comparison between points of the obtained DTMs and points estimated from a national 1 :5,000 digital map was performed. For DTM by SPOT stereo images, the mean values of distance errors in northing, easting and height direction were respectively -7.6m, 9.6m and -3.1m with standard deviations of 9.1m, 12.0m and 9.1m. For DTM by RADARSAT stereo images, the mean values of distance errors in northing, easting and height direction were respectively -7.6m, 9.6m and -3.1m with standard deviations of 9.1m, 12.0m and 9.1m. These results met the accuracy of DTED level 2
기존의 육상레이더망을 이용한 선박모니터링 시스템(vessel monitoring system)의 경우는 선박을 탐지할 수 있는 범위가 제한적이기 때문에 지속적인 관리와 감시에 어려움이 있다. 본 논문에서는 이런 문제점을 극복하고, 광역의 지역에 대한 효율적인 영상정보의 수집과 기상조건에 상관없는 자료의 취득이 가능한 SAR 위성영상을 활용하여 해양모니터링을 위한 선박감시시스템의 핵심 부분이 될 수 있는 선박탐지에 관한 연구를 수행하고자 한다. 선박 탐지에 관한 연구는 크게 선박 대상체 자체를 탐지하는 알고리즘과 항행선박에 의해 발생되는 선형 항적(航跡)을 탐지하는 알고리즘으로 나눌 수 있는데, 본 연구에서는 선박 대상체 자체를 탐지하는 방법을 제안하고, 선박대상체의 위치와 항로를 파악하여 그 정확도를 일부 현장자료를 통해 검증하고자 한다. 1차 다항식 변환을 통해 입력영상을 기하보정하고 잡음제거를 위해 Wiener 필터를 사용한다. Otsu(1979)가 제안한 분산최대 2분할법을 통해 입력영상을 이진화시키고 레이블링 기법을 사용하여 영상화소들의 그룹을 재구성한다. 형태학적 필터링과 화소간 거리 클러스터링을 이용하여 선박후보대상체들을 빠르게 추출하고 중심좌표와 침로를 계산한다.
The 3D DWT(The Three Dimensional Discrete Wavelet Transform) scheme is potentially regarded as useful one on analyzing both spatial and spectral information. Nevertheless, few researchers have attempted to process or classified remotely sensed images using the 3D DWT. This study aims to apply the 3D DWT to the land cover classification of optical and SAR(Synthetic Aperture Radar) images. Then, their results are evaluated quantitatively and compared with the results of traditional classification technique. As the experimental results, the 3D DWT shows superior classification results to conventional techniques, especially dealing with the high-resolution imagery and SAR imagery. It is thought that the 3D DWT scheme can be extended to multi-temporal or multi-sensor image classification.
위성영상을 이용하여 지형도를 제작하는 새로운 방법으로 레이다 간섭기법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 레이다 간섭기법은 동일한 지역을 촬영한 두 장의 SAR 영상의 위상정보를 이용하여 표고값을 추출하는 기법으로, 기존의 SPOT과 같은 광학영상에 비하여 날씨나 시간의 제약을 받지 않고 지형정보를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 즉, 영상취득의 유연성이 뛰어나며 광범위한 면적에 대하여 저렴한 표고데이터 추출이 가능하여 GIS에서의 활용 가능성 또한 밝다고 할 수 있다. 그러나 레이다 간섭기법은 SAR 시스템에 따라 발생하는 기하학적 왜곡으로 인해 일부지역에 대해서는 위상불구속화 알고리즘에 따라 표고값이 잘못 추정되거나 아예 그값을 얻지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서 사용한 ERS 텐덤자료의 경우에는 산악지형에서의 수직위치 정확도가 가장 부정확했으며, 기하학적 왜곡으로는 ERS 위성의 짧은 입사각으로 인한 layover 현상이 주로 발행하였다. 위상불고속화 기법별로는 경로추적방식 알고리즘을 사용했을 경우, 산출된 표고값의 정확도는 최소제곱방식을 수행했을 경우보다 2∼5m 가량 우수하였으나 기하학적 왜곡이 발생한 지역에서의 데이터를 얻지 못하는 결과를 보였다. 이 지역에 대하여 고도민감도를 이용하여 표고값을 추정한 결과 경로추적방식의 정확도를 유지하면서 전체 영상에 대하여 표고값을 갖는 DEM을 제작할 수 있었다.
Accurate classification of water area is an preliminary step to accurately analyze the flooded area and damages caused by flood. This step is especially useful for monitoring the region where annually repeating flood is a problem. The accurate estimation of flooded area can ultimately be utilized as a primary source of information for the policy decision. Although SAR (Synthetic Aperture Radar) imagery with its own energy source is sensitive to the water area, its shadow effect similar to the reflectance signature of the water area should be carefully checked before accurate classification. Especially when we want to identify small flood area with mountainous environment, the step for removing shadow effect turns out to be essential in order to accurately classify the water area from the SAR imagery. In this paper, the flood area was classified and monitored using multi-temporal RADARSAT SAR images of Ok-Chun and Bo-Eun located in Chung-Book Province taken in 12th (during the flood) and 19th (after the flood) of August, 1998. We applied several steps of geometric and radiometric calculations to the SAR imagery. First we reduced the speckle noise of two SAR images and then calculated the radar backscattering coefficient $(\sigma^0)$. After that we performed the ortho-rectification via satellite orbit modeling developed in this study using the ephemeris information of the satellite images and ground control points. We also corrected radiometric distortion caused by the terrain relief. Finally, the water area was identified from two images and the flood area is calculated accordingly. The identified flood area is analyzed by overlapping with the existing land use map.
고해상도 위성영상은 실시간으로 정확한 지표 상태에 대한 정보를 수집할 수 있어 도심지 모니터링에 효율적인 수단으로 사용되고 있다. 고해상도 Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상은 기상상태와 태양고도의 제약을 받지 않고 영상을 취득할 수 있는 장점을 가지기 때문에 최근 이들 데이터를 활용한 도심지 변화탐지 기술에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 Gray-Level Co-Occurrence Matrix (GLCM)을 통한 텍스처 정보추출과 이들 특징 정보를 통합적으로 활용하는 새로운 텍스처 기반의 SAR 변화탐지 기술을 제안하였다. 제안기법의 효용성을 평가하기 위해 기존의 SAR 영상 변화탐지를 위해 많이 사용된 Non-Coherent Change Detection (NCCD) 기법과의 시각적/정량적 비교평가를 수행하였다. 실험결과 제안기법이 보다 높은 변화탐지 정확도를 보였으며 시각적으로도 우수한 결과를 도출하였다. 결과적으로 제안된 변화탐지 방법은 고해상도 SAR 위성영상을 이용한 도심지 변화정보 추출에 유용하게 적용될 수 있으리라 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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