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SAR 영상을 이용한 선박탐지에 관한 연구

Study on the Ship Detection Method Using SAR Imagery

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.17 no.1, 2009년, pp.131 - 139  

권승준 (한국전자통신연구원(ETRI) 친환경차량IT연구팀) ,  신성웅 (한국전자통신연구원(ETRI) 친환경차량IT연구팀)

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The existing vessel monitoring system using the ground surveillance radar has a difficulty in monitoring ships continuously due to the limited range of detecting ships. For resolving this problem, we carry out a research on ship detection which is to be the core technology of vessel monitoring syste...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 single channel Radarsat-1 SAR 영상에 자동화된 선박탐지 알고리즘을 적용하여 선박대상체의 위치와 항로를 파악하고자 한다. 본 연구에서 제안한 방법의 흐름도는 그림 1과 같다.
  • 이러한 상황 속에서 효율적인 해양보호관리 방법의 하나로 몇몇 국가에서는 위성영상을 활용한 선박모니터링시스템이 도입되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 광역의 지역에 대한 효율적인 영상정보의 수집과 기상조건에 상관없는 자료의 취득이 가능한 SAR 위성영상을 이용하여 선박모니터링시스템의 중요 부분인 자동화된 선박탐지 알고리즘을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 해양모니터링에 활용될 수 있는 자동화된 선박탐지방법에 관한 연구를 수행하였고 그 결과를 울산항 현장 실측 자료를 통해 검증하였다. Radarsat SAR 위성영상의 경우 기상조건과 주야에 관계없이 자료를 취득할 수 있다는 점과 10m∼100m의 고해상도 영상을 얻을 수 있다는 점에서 실험데이터로 사용되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
형태학적 필터링 기법이란? 형태학적 필터링(Morphological filtering) 기법은 여러 다양한 연구 분야에서 변형되어 사용되고 있는 기법으로 보통은 이진화 영상에서 많이 사용되며 영상 전처리 작업이나 초기 객체분류 그리고 이러한 처리 뒤에 이어서 객체의 내재된 구조(structure)를 명확히 하는데 사용된다. 여기서는 전 단계에서 처리된 영상을 가지고 잘못 제거되었거나 하나의 레이블로 잘못 인식된 화소를 처리하기 위해, Morphology 기법인 팽창 연산과 침식 연산을 조합하여 영상을 처리한다.
선박 탐지에 관한 연구는 무엇으로 나눌 수 있는가? 선박 탐지에 관한 연구는 크게 선박 대상체 자체를 탐지하는 알고리즘과 항행선박에 의해 발생되는 선형 항적(航跡)을 탐지하는 알고리즘으로 나눌 수 있는데, 현재 대부분의 선박탐지에 관한 연구는 선박의 선형 항적을 탐지하는 방법보다는 선박 대상체 자체를 탐지하는 방법에 비중을 두고 이루어지고 있다. 그 이유는 선박외형의 후방산란이 상당히 강하고, 해양상태에 대해서 독립적이기 때문이며, 정지 상태인 선박들과 느리게 이동중인 선박들은 항적을 가지고 있지 않기 때문이다.
선박 대상체를 탐지하는 연구에는 어떤 것들이 있는가? 선박 대상체를 탐지하는 연구들을 살펴보면 다음과 같다. Sciotti(2002)는 편광 SAR 영상을 가지고서 선박후방산란모델을 활용한 GLRT(generalized likelihood ratio) 탐지 방법을 사용하였고, Lin(1997)은 설정한 전역임계값보다 높은 반사강도값을 가지는 화소들을 탐지 대상체로 설정하여 ERS SAR PRI 영상에서 선박탐지를 수행하였다. Jiang(1998)은 선박의 경우 모서리나 구석 부분의 반사로 인하여 SAR 영상에서 밝은 대상체로 확인될 수 있다는 가정하에 연구를 시작하였으며, 선박탐지의 오경보(誤警報)를 줄이기 위해 K-분포를 적용하였다.
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참고문헌 (8)

  1. N.Otsu, 1979, A threshold selection method from graylevel histogram, IEEE Trans. System Man Cybernetics, Vol. SMC-9, No.1, pp. 62-66. 

  2. K.ElDhuset, 1996. An automated ship and ship wake detection system for spaceborne SAR images in coastal regions, IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 34, No. 4, pp.553-560. 

  3. Q. Jiang, S. Wang, 1998, Ship detection in RADARSAT SAR imagery, International Conference on Systems, Man, and Cybernetics(SMC''98), volume 5, pages 4562-4566. 

  4. F. Askari & B. Zerr, 2000, Automatic approach to ship detection in spaceborne synthetic aperture radar imagery, technical report SACLANTCEN-SR-338, SACLANT Undersea Research centre, LaSpezia(Italy). 

  5. C. Wackerman, K. Friedman, 2001, Automatic detection of ships in RADARSAT-1 SAR imagery. Canadian Journal of Remote Sensing, 27(5):568-577. 

  6. N. Kourti, I. Shepherd, 2001, Integrating spaceborne SAR imagery into operational systems for fisheries monitoring, Canadian Journal of Remote Sensing, 27(4):291-305. 

  7. M. Sciotti, D. Pastina, 2002, Exploiting the polarimetric information for the detection of ship targets in non-homogeneous SAR images, IGARSS 2002, volume 3, pages 1911- 1913. 

  8. Lin & Vitor Khoo, 2004, Computer based algorithm for ship detection from ERS SAR imagery, Earth ESA symposia. 

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