Jang, Yeong Jae;Oh, Kwan Young;Lee, Kwang Jae;Oh, Jae Hong
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.37
no.5
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pp.389-395
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2019
Unlike aerial images covering small region, satellite data show high potential to detect urban scale geospatial changes. The change detection using satellite images can be carried out using single image or stereo images. The single image approach is based on radiometric differences between two images of different times. It has limitations to detect building level changes when the significant occlusion and relief displacement appear in the images. In contrast, stereo satellite data can be used to generate DSM (Digital Surface Model) that contain information of relief-corrected objects. Therefore, they have high potential for the object change detection. Therefore, we carried out a study for the change detection over an urban area using stereo satellite data of two different times. First, the RPC correction was performed for two DSMs generation via stereo image matching. Then, D-DSM (Differential DSM) was generated by differentiating two DSMs. The D-DSM was used for the topographic change detection and the performance was checked by applying different height thresholds to D-DSM.
KOMPSAT-1 was launched on 21 December, 1999 and the main mission of the satellite is the cartography to provide the imagery from a remote earth view for the production of maps of Korean territory. For this purpose, the satellite has capability to tilt the spacecraft utmost $\pm$45 degrees to acquire stereo satellite imagery in different paths. This study aims to estimate the three dimensional positioning accuracy of stereo satellite imagery from EOC(electro-optical camera), a payload of KOMPSAT-1 satellite. For this purpose, the ground control points and check points were obtained by GPS surveying. The sensor modeling and the adjustment was performed by PCI software installed in KARI (Korea Aerospace Research Institute), which contained mathematical analysis module for KOMPSAT-1 EOC. The study areas were Taejon and Nonsan, placed in the middle part of Korea. As a result of this study, we found that the RMSE(root mean square error) value of three dimensional positioning KOMPST-1 stereo imagery can be less than 1 pixel (6.6 m) if we can use about 10 GCPs(ground control points). Then, a standarrd of FGDC (Federal Geographic Data Committee) of USA was applied to the result to estimate the three dimensional positioning accuracy of KOMPSAT-1 stereo imagery.
Using stereo images with ephemeris data from the Korea Multi-Purpose Satellite-1 electro-optical camera (KOMPSAT-1 EOC), we performed geometric modeling for three-dimensional (3-D) positioning and evaluated its accuracy. In the geometric modeling procedures, we used ephemeris data included in the image header file to calculate the orbital parameters, sensor attitudes, and satellite position. An inconsistency between the time information of the ephemeris data and that of the center of the image frame was found, which caused a significant offset in satellite position. This time inconsistency was successfully adjusted. We modeled the actual satellite positions of the left and right images using only two ground control points and then achieved 3-D positioning using the KOMPSAT-1 EOC stereo images. The results show that the positioning accuracy was about 12-17 m root mean square error (RMSE) when 6.6 m resolution EOC stereo images were used along with the ephemeris data and only two ground control points (GCPs). If more accurate ephemeris data are provided in the near future, then a more accurate 3-D positioning will also be realized using only the EOC stereo images with ephemeris data and without the need for any GCPs.
Stereo matching has been grabbing the attention of researchers because it plays an important role in computer vision, remote sensing and photogrammetry. Although most methods perform well with small size images, experiments applying them to large-scale data sets under uncontrolled conditions are still lacking. In this paper, we present an empirical study on stereo matching for large-scale high-resolution satellite images. A new method is studied to solve the problem of huge size and memory requirement when dealing with large-scale high resolution satellite images. Integrating the tiling technique with the well-known dynamic programming and coarse-to-fine pyramid scheme as well as using memory wisely, the suggested method can be utilized for huge stereo satellite images. Analyzing 350 points from an image of size of 8192 x 8192, disparity results attain an acceptable accuracy with RMS error of 0.5459. Taking the trade-off between computational aspect and accuracy, our method gives an efficient stereo matching for huge satellite image files.
CAS500-1 and CAS500-2 are high-resolution Earth-observing satellites being developed and scheduled to launch for land monitoring of Korea. The satellite information will be used for land usage analysis, change detection, 3D topological monitoring, and so on. Satellite image data of region of interests must be acquired in the stereo mode from different positions for 3D information generation. Accurate 3D processing and 3D display of stereo satellite data requires the epipolar image resampling process considering the pushbroom sensor and the satellite trajectory. This study developed an epipolar image resampling module for CAS-500 stereo data processing and verified its accuracy performance by testing along-track, across-track, and heterogeneous stereo data.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.37
no.5
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pp.315-322
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2019
DSM (Digital Surface Model) is a digital representation of ground surface topography or terrain that is widely used for hydrology, slope analysis, and urban planning. Aerial photogrammetry and LiDAR (Light Detection And Ranging) are main technology for urban DSM generation but high-resolution satellite imagery is the only ingredient for remote inaccessible areas. Traditional automated DSM generation method is based on correlation-based methods but recent study shows that a modern pixelwise image matching method, SGM (Semi-Global Matching) can be an alternative. Therefore this study investigated the application of SGM for Kompsat satellite data of KARI (Korea Aerospace Research Institute). Firstly, the sensor modeling was carried out for precise ground-to-image computation, followed by the epipolar image resampling for efficient stereo processing. Secondly, SGM was applied using different parameterizations. The generated DSM was evaluated with a reference DSM generated by the first pulse returns of the LIDAR reference dataset.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.37
no.2
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pp.55-62
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2019
The stereo geometry establishment based on the precise sensor modeling is prerequisite for accurate stereo data processing. Ground control points are generally required for the accurate sensor modeling though it is not possible over the area where the accessibility is limited or reference data is not available. For the areas, the relative orientation should be carried out to improve the geometric consistency between the stereo data though it does not improve the absolute positional accuracy. The relative orientation requires conjugate points that are well distributed over the entire image region. Therefore the automatic conjugate point extraction is required because the manual operation is labor-intensive. In this study, we applied the method consisting of the key point extraction, the search space minimization based on the epipolar line, and the rigorous outlier detection based on the RPCs (Rational Polynomial Coefficients) bias compensation modeling. We tested different parameters of window sizes for Kompsat-2 across track stereo data and analyzed the RPCs precision after the bias compensation for the cases whether the epipolar line information is used or not. The experimental results showed that matching outliers were inevitable for the different matching parameterization but they were successfully detected and removed with the rigorous method for sub-pixel level of stereo RPCs precision.
As the Korea Multi-Purpose Satellite-I (KOMPSAT-1) satellite can roll tilt up to $\pm$45$^{\circ}$, we have analyzed some KOMPSAT-1 EOC images taken at different tilt angles for this study. The required ground coordinates for bundle adjustment and geometric accuracy are obtained from the digital map produced by the National Geography Institution, at a scale of 1:5,000. Followings are the steps taken for the tilting angle of KOMPSAT-1 to be present in the evaluation of geometric accuracy of each different stereo image data: Firstly, as the tilting angle is different in each image, the characteristic of satellite dynamic must be determined by the sensor modeling. Then the best sensor modeling equation should be determined. The result of this research, the difference between the RMSE values of individual stereo images is mainly due to quality of image and ground coordinates instead of tilt angle. The bundle adjustment using three KOMPSAT-1 stereo pairs, first degree of polynomials for modeling the satellite position, were sufficient.
This paper investigates stereo 3D viewing for linear pushbroom satellite images using the Orbit-Attitude Model proposed by Kim (2006) and using OpenGL graphic library in Digital Photogrammetry Workstation. 3D viewing is tested with KOMPSAT-2 satellite stereo images, a large number of GCPs (Ground control points) collected by GPS surveying and orbit-attitude sensor model as a rigorous sensor model. Comparison is carried out by two accuracy measurements: the accuracy of orbit-attitude modeling with bundle adjustment and accuracy analysis of errors in x and y parallaxes. This research result will help to understand the nature of 3D objects for high resolution satellite images, and we will be able to measure accurate 3D object space coordinates in virtual or real 3D environment.
Seo, Doo-Chun;Lee, Dong-Han;Kim, Jong-Ah;Kim, Yong-Seung
Proceedings of the KSRS Conference
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2002.10a
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pp.780-785
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2002
As the KOMPSAT-1 satellite can roll tilt up to $\pm$45$^{\circ}$, we have analyzed some EOC images taken at different tilt angles fur this study. The required ground coordinates for bundle adjustment and geometric accuracy, are read from the digital map produced by the National Geography Institution, at a scale of 1:5, 000. These are the steps taken for the tilting angle of KOMPSAT-1 satellite to be present in the evaluation of the accuracy of the geometric of each different stereo image data: Firstly, as the tilting angle is different in each image, the satellite dynamic characteristic must be determined by the sensor modeling. Then the best sensor modeling equation is determined. The result of this research, the difference between the RMSE values of individual stereo images is due more the quality of image and ground coordinates than to the tilt angle. The bundle adjustment using three KOMPSAT-1 stereo pairs, first degree of polynomials for modeling the satellite position were sufficient.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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