Radiometric normalization with multi-temporal satellite images is essential for time series analysis and change detection. Generally, relative radiometric normalization, which is an image-based method, is performed, and histogram matching is a representative method for normalizing the non-linear properties. However, since it utilizes global statistical information only, local information is not considered at all. Thus, this paper proposes a histogram matching method considering local information. The proposed method divides histograms based on density, mean, and standard deviation of image intensities, and performs histogram matching locally on the sub-histogram. The matched histogram is then further partitioned and this process is performed again, iteratively, controlled with the wasserstein distance. Finally, the proposed method is compared to global histogram matching. The experimental results show that the proposed method is visually and quantitatively superior to the conventional method, which indicates the applicability of the proposed method to the radiometric normalization of multi-temporal images with non-linear properties.
지구관측위성은 다양한 분야에서 활용되고 있으며 높은 활용성과 시장성으로 인해 많은 국가에서 개발 하고 있다. 우리나라는 국가 우주개발 계획에 따라 다양한 지구관측위성을 개발하고 있으며, 그 중에서 다목적 실용위성 시리즈는 가장 대표적인 저궤도 위성이다. 지금까지 총 5기의 다목적실용위성이 발사되어 국가 영상 수요를 충족하고 있으며, 국가기관을 비롯하여 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 특별호에서는 다목적실용 위성 시리즈의 다양한 영상자료를 이용한 자료처리, 분석 및 활용과 관련된 연구에 대해서 소개하고자 한다. 한편 후속 다목적실용위성 영상자료의 차질 없는 활용을 위해서는 고해상도 영상에 적합한 자료처리 및 활용 연구가 계속되어야 하며, 특별호를 통해서 관련 연구 내용이 지속적으로 공유될 수 있도록 할 예정이다.
위성센서 기술이 발전함에 따라서 가시광선, 적외선, 열적외선 영역 등의 파장대를 탐지하는 다양한 센서들이 발사되고 있다. 이에 따라, 다중센서 영상의 융합 및 통합에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 이를 위해서는 다중센서의 정합이 필수적이다. 위성영상의 정합 및 자동기하보정을 위하여 SIFT, SURF와 같은 알고리즘이 제안되었다. 그러나, 광학영상과 열적외선 상의 경우 다른 분광특성을 가지고 있기 때문에, 기존의 영상정합기법을 적용할 경우에는 높은 정확도를 확보하기 어려운 문제를 지닌다. 본 연구에서는 SURF를 이용하여 참조영상의 특징점을 추출하였으며, 추출된 특징점의 위치를 기반으로 지역적 상관도를 추정하여 정합쌍을 추출하고자 하였다. 지역적 상관도의 경우에는 퓨리에 변환을 기반으로 하는 위상 상관도 기법을 적용하였다. 가상의 고해상도 다중센서 영상과 Landsat-8, ASTER 영상을 이용한 실험결과, 기존의 SURF를 활용한 정합기법과 비교하여 본 연구에서 제안한 방법이 두 영상 간 정합쌍을 더욱 효과적으로 추출할 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 KOMPSAT-3 위성에서 촬영된 항공기의 속력과 고도를 추정하는 방법을 제안하였다. 이를 위해 KOMPSAT-3 위성의 촬영 방식, 센서의 구조, 그리고 위성의 궤도에 따른 움직임으로 인해 생기는 시차 효과와 이로 인한 밴드 간 촬영 시차인 Time Offset을 계산하였으며, 이 과정에서 고속도로 위를 달리는 화물차를 이용하였다. 또한, 제안 기법에서는 영상 내 항공기 위치의 좌표를 이용해 항공기의 이동 방향, 시차 효과로 인한 이동 방향 등을 계산하였으며, 메타데이터로부터 KOMPSAT-3 위성의 자세 정보를 계산하여 항공기의 속력 및 고도를 추정하였다. 제안 기법을 통해 추정된 값을 automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B)에 기록된 항공기의 속력 및 고도 값과 오차율을 이용하여 비교한 결과, 대형 항공기(I1, I3, S2)에서의 오차율이 경비행기(I2, S2)의 오차율보다 낮아 제안 기법을 이용해 추정한 항공기의 속력과 고도 값이 대형 항공기에서 비교적 높은 정확도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
위성 영상정보의 민간 활용이 확대되면서 원격 서버에서 다중 위성 영상정보의 상호 운영과 융합처리 서비스에 대한 실제적인 필요성이 증가하고 있다. 이러한 추세에 따라 위성 영상정보에서 얻어지는 파생 정보를 위한 OGC 표준의 중요성이 강조되고 있다. 이번 연구에서는 GeoServer와 OTB와 같은 오픈소스를 기반으로 하여 WPS 표준에 대한 시험 구현을 통하여 위성정보 처리 분야에서 이러한 표준의 적용 가능성을 예시하고자 하였다. WPS 표준은 단독으로 적용될 수도 있으나 위성영상 정보처리를 포함하는 공간정보 웹 포털은 WMS, WFS, WCS와 WMTS 뿐만 아니라 카탈로그 서비스 표준 등의 요소를 같이 고려해야 한다. 앞으로 이러한 공간정보 국제표준 사양은 보다 많은 실무 적용 사례의 구축과 지속적인 관련 기술 개발을 통하여 실무적인 분석처리 기능을 제공하는 위성영상 정보시스템의 기관 간 상호운영이나 정보 콘텐츠의 효과적인 유통 체계 구축을 위한 중요한 접근 방식이 될 것으로 기대한다.
본 논문에서는 SPOT 위성 영상을 사용하여 얻어진 수치 표고 모형을 결합하는 기법을 제안한다. 추출된 수치 표고 모형의 결과를 사용하여 위도와 경도로 이루어지는 격자를 생성한다. 생성된 격자 위치에서의 고도 값은 이미 획득된 수치 표고 모형으로부터 세 개의 가장 근접한 화소의 고도 값을 이용하는 삼각형 영상 워핑 방법을 사용하여 보간한다. 각 격자의 최종 고도 값은 최대 가능성 규칙의 융합 방법을 이용하여 결정한다 본 논문에 사용된 영상은 두 쌍의 스테레오 SPOT 위성영상을 사용하였으며 실험결과 수치 표고 모형의 고도 값을 성공적으로 융합할 수 있었다.
시간해상도와 공간해상도가 높은 영상 자료는 효과적인 식생의 모니터링을 위해서 필수적이다. 하지만 단일 센서를 통한 영상은 공간해상도와 시간해상도가 높은 자료를 동시에 제공할 수 없는 한계점이 있다. 최근에는 위성영상의 공간적 해상도를 높이고 시간해상도를 보완하기 위해서 시공간 융합연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 FSDAF(Flexible spatiotemporal data fusion) 방법론은 위성영상의 각 밴드를 융합하는 방법으로 적절한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 FSDAF 융합기법을 활용하여 MODIS NDVI와 Landsat 영상으로 계산한 NDVI를 융합 후 검증을 실시하였으며 식생 계절 모니터링에서의 활용가능성을 제시하였다. 그 결과, 1월부터 12월까지 융합을 통해 NDVI 예측한 영상은 활엽수, 침엽수, 농지의 계절적인 특징을 잘 반영하고 있었다. 융합된 결과의 검증을 위하여 8월과 10월의 예측한 NDVI와 실제 값(Landsat NDVI) 간의 RMSE 값을 계산한 결과 각각 0.049와 0.085, 상관계수는 0.765, 0.642로 비교적 일치한 것으로 나타났다. 본 연구에서 활용된 FSDAF 시공간 융합 기법은 픽셀기반의 융합기법으로 다양한 공간스케일의 영상과도 융합 가능할 것이며 다양한 식생 관련 연구에 활용될 것으로 기대된다.
해양환경관측정보시스템은 수온, 클로로필, 부유물 등 해양정보 요소를 위성영상 이미지을 기반으로 하여 수요자에게 공급하고 있다. 본 연구에서는 수요자의 관심지역에서 발생하는 해양환경정보를 위성영상 이미지가 아닌 가독성과 경량화를 고려한 계층화된 문자(수치)정보형태로 가공하여 전달하는 시스템을 설계하고자 한다. 우리나라 해양환경관측 기관에서 생산되는 데이터는 관측위치가 우리나라 전 연안에 분포되어 있으나 공간(위치)적 범위가 특정관심지역과 많이 이격되어 있는 경우 거리적이나 시 공간적 제약으로 인하여 자료의 정확성과 최신성을 보장 할 수 없다. 따라서 현장관측과 해양위성영상의 차이를 해소할 수 있는 융 복합적 운영을 필요로 하고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 위성영상정보의 직관적 이해를 도모하기 위해서 관심지역의 해양환경정보를 문자(수치)화하고, 위성영상 밴드값을 계층화된 문자로 가공하여 송수신데이터의 절대량을 최소화하고 이를 서비스하는 활용기술과 아울러 다양한 관측분야를 다변화한 관심항목과 유연하게 확장 연계될 수 있도록 모듈형 위치기반 관심정보 서비스 방안을 연구한다.
Hong Seong Min;Jung In Kyun;Park Geun Ae;Kim Seong Joon
한국농공학회논문집
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제46권7호
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pp.15-21
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2004
This study is to present a standardized agricultural land use classification scheme at various spatial resolution (from 1 m to 30 m) of satellite images including Landsat TM, KOMPSAT-1 EOC, ASTER VNIR and IKONOS panchromatic (PAN) and multi-spectral (MS) images. The satellite images were interpreted especially for identifying agricultural land use, crop types, agricultural facilities and structures of 18 items. It was found that there is a threshold spatial resolution between 4 m and 6.6 m to identify the full items. Thus it is suggested that IKONOS fusion image (MS enhanced by PAN) is required to produce land use map for agricultural purpose.
중적외선(mid-wave infrared, MWIR) 영상은 피복 및 객체의 온도를 파악할 수 있어 환경, 국방 등 다양한 분야에서 핵심 데이터로 사용된다. KOMPSAT-3A 위성은 타 위성에 비해 높은 공간해상도의 MWIR 영상을 제공하지만, 광학(electro-optical, EO) 영상에 비해 상대적으로 낮은 시인성을 가져 활용성의 확대에 어려움을 겪는다. 이에 본 연구에서는 KOMPSAT-3A 전정색(panchromatic, PAN) 영상의 윤곽 정보를 기반으로 시인성이 높은 MWIR 융합 영상을 제작하고자 한다. 먼저, 이종 센서에서 취득된 PAN 영상과 MWIR 영상의 상대 기하오차를 제거하는 전처리를 수행하고, 딥러닝 기반 윤곽 정보 추출 기술인 Pixel difference network (PiDiNet)의 사전 학습 모델을 이용하여 PAN 영상에 대한 윤곽 정보를 추출한다. 이후 전처리된 MWIR 영상과 추출된 윤곽 정보를 중첩하여 객체 경계면이 강조된 MWIR 융합 영상을 제작한다. 제안 방법을 이용하여 서로 다른 세 지역에 대한 MWIR 융합 영상을 제작하였으며, 이를 시각적으로 분석하였다. 본 기법을 통해 제작된 MWIR 융합 영상은 지형 및 지물의 경계면이 강조되어 시인성이 개선되었으며, 세부적으로 관심 지역에 대한 열 정보를 전달할 수 있었다. 특히, MWIR 융합 영상에서는 저해상도의 원본 MWIR 영상에서 식별할 수 없었던 비행기, 선박 등의 객체를 육안으로 판독할 수 있었다. 본 연구는 가시적인 정보와 열 정보를 동시에 고려할 수 있는 단일 영상 제작 방법론을 제시하였으며, 이는 MWIR 영상의 활용성 확대에 이바지할 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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