[논문]고해상도 SAR 영상의 활용기술 동향분석

윤근원; 고진우; 이용웅

고해상도 SAR 영상의 활용기술 동향분석
Investigation of Applications Technology for High Resolution SAR Images 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.13 no.1, 2010년, pp.105 - 113

윤근원 (국방과학연구소) , 고진우 (국방과학연구소) , 이용웅 (국방과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

SAR(Synthetic Aperture Radar) has characteristics well-suited for the measurement of geophysical parameters during day and night in all weather conditions. Recently, SAR data with high resolution acquired by satellites became available to the public. In such data, many features and phenomena of geometric structure of man-made objects and natural environments become observable. In this paper, we discuss main considerations including geometric distortion and coregistration for efficient utilization of high resolution SAR images. And, various advanced technologies in SAR application fields are introduced.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이와 같이, 군사적인 목적에서 태동한 SAR 센서는 민간에서도 많이 이용되고 있지만 여전히 군사적인 정찰 목적으로 그 활용 가능성은 무척 높다 할 수 있다. 본 논문에서는 관측위성을 중심으로 고해상도 SAR 영상의 특징과 민군분야의 주요 활용 기술별 동향에 대하여 기술한다.
군사목적의 감시 정찰 분야뿐만 아니라 민간 분야에서도 널리 활용되고 있는 SAR 기술은 최근 고해상도 SAR 위성의 발사 성공으로 인하여 더욱 활용성이 증대될 것으로 예상한다. 이러한 고해상도 SAR 영상에 포함된 많은 정보를 얼마나 정밀하게 추출하여 분석하느냐가 향후 기술 개발의 목적이다. 이와 관련하여 본 논문에서는 고해상도 SAR 영상을 활용할 때 기존 중저해상도 영상과는 다른 고려사항과 활용할 수 있는 분야에 대하여 기술하였다.
이러한 고해상도 SAR 영상에 포함된 많은 정보를 얼마나 정밀하게 추출하여 분석하느냐가 향후 기술 개발의 목적이다. 이와 관련하여 본 논문에서는 고해상도 SAR 영상을 활용할 때 기존 중저해상도 영상과는 다른 고려사항과 활용할 수 있는 분야에 대하여 기술하였다. 향후에는 광학 영상(EO, IR, Hyperspectral images) 또는 LADAR(Laser Detection and Ranging) 자료와 같은 이종센서 데이터와의 융합에 대한 분석 및 연구가 더욱 활발히 진행 될 것이다.

가설 설정

이 기술은 능동형 극초단파 관측방식으로써 EO/IR(Electro-Optical/InfraRed) 영상과 비교하였을 때 다음과 같은 장점을 가진다[1]. 첫째, 거리에 무관하게 일정한 해상도를 가진다. 둘째, 능동형 소자를 이용하여 영상을 형성하므로 밤과 낮에 구애받지 않고, 전파의 투과 특성으로 인하여 구름이 존재하는 상황에서도 영상 형성 가능하므로 전천후 운용 능력을 보유한다.

제안 방법

기존의 중저해상도의 SAR Interferometry 등을 위한 영상 정합 적용 시, 진폭상관계수 또는 위상선명도 등의 방법을 이용하여 두 SAR 영상간의 정합점을 찾은 후, 이를 이용한 모델링 수행에서는 지형고도에 따른 영향을 고려하지 않고 affine 또는 고차다항식을 통상적으로 이용하였다.

성능/효과

첫째, 거리에 무관하게 일정한 해상도를 가진다. 둘째, 능동형 소자를 이용하여 영상을 형성하므로 밤과 낮에 구애받지 않고, 전파의 투과 특성으로 인하여 구름이 존재하는 상황에서도 영상 형성 가능하므로 전천후 운용 능력을 보유한다. 셋째, 해상도가 향상될수록 부가되는 시스템 기술적 난이도가 EO/IR 보다 상대적으로 적다.
둘째, 능동형 소자를 이용하여 영상을 형성하므로 밤과 낮에 구애받지 않고, 전파의 투과 특성으로 인하여 구름이 존재하는 상황에서도 영상 형성 가능하므로 전천후 운용 능력을 보유한다. 셋째, 해상도가 향상될수록 부가되는 시스템 기술적 난이도가 EO/IR 보다 상대적으로 적다. SAR 시스템은 전송 전파의 대역폭을 확장하면 해상도가 향상되기 때문에 EO/IR 시스템보다 해상도 향상에 따른 기술적 위험도가 적다.

후속연구

국내의 KOMPSAT-5호 역시 TerraSAR-X와 같이 Xband 시스템이며 고해상도의 영상을 획득할 수 있기 때문에 TerraSAR-X와 마찬가지로 많은 장점들을 제공할 것으로 기대한다.
3차원 이미징 기술인 tomography와 ATI(Across-Track Interferometry)도 연구 중이다. 향후 KOMPSAT-5와 같은 신규 위성이 발사되면 활용이 더욱 활발해질 것으로 예상된다. 하지만, 주로 행성탐사 분야에서 SAR의 밝기 값을 이용하여 지표면의 경사각을 근거로 DEM을 얻는 Radarclinometry와 서로 다른 각도에서 촬영한 두 장의 영상을 이용하여 입체효과를 계산하는 Radargrammetry는 최근 X 밴드 고해상도 SAR의 경우에는 활용 사례가 활발하지 못하다.
이와 관련하여 본 논문에서는 고해상도 SAR 영상을 활용할 때 기존 중저해상도 영상과는 다른 고려사항과 활용할 수 있는 분야에 대하여 기술하였다. 향후에는 광학 영상(EO, IR, Hyperspectral images) 또는 LADAR(Laser Detection and Ranging) 자료와 같은 이종센서 데이터와의 융합에 대한 분석 및 연구가 더욱 활발히 진행 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SAR 영상은 영상에서 가하학적인 왜곡현상이 존재하는 이유는?	SAR 영상은 영상 획득의 기하(geometry) 때문에 영상에서 기하학적인 왜곡 현상이 존재한다. Fig.
	InSAR이란?	InSAR(SAR Interferometry 혹은 IFSAR)는 일반적인 SAR 기술과 간섭기술의 종합 기술이며, 적용 방법은 동일한 산란체로부터 얻어지는 두 개 이상의 SAR 자료의 위상(phase)정보를 이용하여 정밀한 지형고도 (DEM) 혹은 지표면의 미세변위를 구하는 기술이다. 이 위상정보를 이용한 지표변위 측정은 cm 또는 mm단위의 정밀도를 제공한다.
	SAR(Synthetic Aperture Radar) 관측 기술은 EO/IR(Electro-Optical/InfraRed) 영상과 비교하였을 때 어떤 장점을 가지는가?	이 기술은 능동형 극초단파 관측방식으로써 EO/IR(Electro-Optical/InfraRed) 영상과 비교하였을 때 다음과 같은 장점을 가진다[1]. 첫째, 거리에 무관하게 일정한 해상도를 가진다. 둘째, 능동형 소자를 이용하여 영상을 형성하므로 밤과 낮에 구애받지 않고, 전파의 투과 특성으로 인하여 구름이 존재하는 상황에서도 영상 형성 가능하므로 전천후 운용 능력을 보유한다. 셋째, 해상도가 향상될수록 부가되는 시스템 기술적 난이도가 EO/IR 보다 상대적으로 적다. SAR 시스템은 전송 전파의 대역폭을 확장하면 해상도가 향상되기 때문에 EO/IR 시스템보다 해상도 향상에 따른 기술적 위험도가 적다. 넷째, 전파 고유의 특성을 이용하여 활용 분야가 아주 다양하다. 예를 들면, 시간에 따른 지표 미세 변화 및 변위를 감지하는 변화탐지 (change detection), 지표의 고도를 추출하여 3차원 영상을 생성하는 Interferometry 및 고정/이동 표적 탐지, 곡물 성장 상태 모니터링, 해양 상태 모니터링, 3차원 단면적 정보 추출 등이다.

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