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유리함수모델 기반 표고시차보상기법을 사용한 Image Registration 방안 제안
The Suggestion of the Image Registration Using Terrain Relief Correction Based on RFM 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.30 no.1, 2012년, pp.21 - 30  

김현숙 ((주)쎄트렉아이 지상사업부) ,  김문규 ((주)쎄트렉아이 지상사업부) ,  서두천 (한국항공우주연구원 영상검보정기술팀)

초록
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위성 카메라의 두 밴드가 다른 관측 각(Look angle)으로 촬영 시, 두 밴드간의 정합이 요구된다. 밴드 정합(Band registration)은 플랫폼의 다이나믹스(Dynamics)와 시차효과로 인하여 상수매개변수(constant parameter)로 수학적인 모델을 수립하여 정합(registration)을 수행하기 어렵다. 시차효과는 지표면 표고에 의해 야기되는 현상으로 이는 두 밴드간 정합 특성이 지표면의 표고의 함수로 주어진다. 두 밴드간 정합이 성공적으로 이뤄지기 위하여 시차효과를 보상하는 표고시차보상기법이 요구된다. 이러한 표고시차보상은 특히 고해상도 영상정합에서 중요하다. 표고시차보상기법은 하나의 밴드를 다른 관측 각을 가지는 다수의 CCD라인으로 구성한 경우에도 적용이 가능하다. 한 밴드에서 촬영된CCD라인 영상들은 연결된CCD라인마다 다른 관측 각을 가짐으로CCD라인간 표고시차가 발생하여 CCD라인간 지상거리 차가 표고에 따라 증가되는 왜곡 현상이 나타나기 때문이다. 이를 보상하기 위해 기준밴드 또는 기준 CCD라인과 대상밴드 또는 대상 CCD라인간 영상과 지상간의 관계를 다항식을 사용하여 수학적으로 모델 하는RFM을 사용하였다. 실험결과, 표고시차가 존재하는 영상에 대해서도 제안된 기법으로 밴드 정합이 성공적으로 수행되는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

When two bands have different look angle in a space-borne camera system, the registration between two bands is required. The registration cannot be modeled with constant parameters because of dynamic of platform and parallax effect. The parallax effect is caused by terrain relief, hence it causes lo...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 밴드간 정합 정확도를 높이기 위하여, 특정 밴드에서 촬영된 영상을 기준으로 지표면 고도로 야기된 시차를 보상하는 표고시차보상기법(Terrain relief correction)을 제안한다. 표고시차보상기법은 대상영상을 기준영상이 가지는 관측 각(Look angle)으로 관측 시 획득할 수 있는 영상으로 재배열 해주는 것이다.
  • 이를 위해 위치이동과 회전이 고려되는 부등 사상 변환(Affine transform)을 적용하여 표고시차가 보상된 영상간 정합을 수행하였다. 또한, 입력 영상과 수행된 결과영상을 사용한 정합정확도를 비교하여 제안된 알고리즘이 성공적으로 수행되는 지 확인 하였다.
  • 본 논문에서 제안하는 방법은 동일 시점에서 기하학적 위치가 다른 두 개의 디텍터에서 획득된 영상의 정합이 필요한 경우 표고시차(Terrain Relief)에 의해 유발되는 오 정합을 줄이기 위한 것이다. 두 영상에 대해 모두 정사영상을 생성하여 정합하는 경우 표고시차에 의해 발생하는 오류는 없어지나 원본 영상의 기하학적인 정보가 유실되는 단점이 있다.
  • 본 논문에서는 각각의 밴드 별로 주어진 RFM과 DEM 을 이용하여 원본 기준영상(Reference Image)을 재배열하지 않고, 대상영상만을 재배열 하여 표고시차를 해소하는 방안을 제시하였다. 제안된 방법은 기준영상의 영상좌표에 해당하는 대상영상의 영상좌표를 주어진 RFM과 DEM 을 이용하여 계산하여 재배열하는 방법을 이용하였다.
  • 본 연구는 위성 초점 면상 밴드간 위치 차이와 촬영지역 표고에 따라 기준밴드와 대상밴드간 발생되는 표고시차분석과 이를 보상하는 알고리즘을 제안하였다. 분석결과, 두 밴드간에 다른 관측각을 가진 경우 두 밴드 영상간에는 표고시차가 존재하며, 표고시차는 각 밴드간의 관측 각의 차이와 지상 지형의 높이의 함수로 주어진다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
RFM은 무슨 특성을 가지고 있는가? RFM은 위성의 물리적인 데이터를 사용하는 물리적 센서 모델(Physical sensor model)과 달리 지표면 표고 특성과 관계없는(Terrain independent) 특성을 가지고 있다. 이런 특성은 지형변화 변이가 큰 경우 지형변화차이에 관계 없이 모델이 일정한 지형상 위치 정확도(Geolocation Accuracy)를 가지는 것을 의미한다(Jeff Zhizhong, Xu.
밴드간 위치차이의 특징은? 밴드간 위치차이(Different Band)는 밴드마다 다른 관측각(Look angle)을 가지기 때문에 동시간에 촬영된 영상에서 밴드마다 보는 지상 위치가 다르게 된다(Daniela Poli, 2001). 이때, 밴드간 지상거리차이는 초점 면(Focal plane)에서 밴드간 위치차이를 위성 카메라의 초점거리와 고도에 비례하여 지상 거리 차로 나타나게 된다(Greslou, D.
지표면 표고 특성과 관계없는(Terrain independent) 특성은 무엇을 의미하는가? RFM은 위성의 물리적인 데이터를 사용하는 물리적 센서 모델(Physical sensor model)과 달리 지표면 표고 특성과 관계없는(Terrain independent) 특성을 가지고 있다. 이런 특성은 지형변화 변이가 큰 경우 지형변화차이에 관계 없이 모델이 일정한 지형상 위치 정확도(Geolocation Accuracy)를 가지는 것을 의미한다(Jeff Zhizhong, Xu. 2004.
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참고문헌 (13)

  1. CGIAR-SCI. (2008), SRTM 90m Digital Elevation Data, August 19, CGIAR-SCI, http://srtm.csi.cgiar.org/. 

  2. Daniela Poli. (2001), General Model for Multi-Line CCD Array Sensors. Application for Cloud-top Height Estimation, 3rd International Image Sensing Seminar on New Development in Digital Photogrammetry, Gifu, Japan, 24-27 September 2001. 

  3. Francoise De Lussy, Philippe Kubik, Daniel Greslou, Veronique Pascal and Patrick Gigord, (2005), Pleiades-HR image system products and quality Pleiades-HR image system products and geometric accuracy, In Proceedings of the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing Workshop, Hannover, Germany, 17-20 May 2005. 

  4. Greslou, D. and Delussy, F. (2006), Geometric Calibration of Pleiades Location Model, ISPRS, Commission I, Poster Session2 - WGs I/1, I/2, I/6. 

  5. Hong-Gyoo, S., Chong-Hwan, P., and Hoon, C. (2005), Rational Functional Model-based Image Matching For Digital Elevation Models, The Photogrammetric Record 20(112), pp. 366-383, December 2005. 

  6. Hu, Young and Vincent Tao, C. (2002), Updating Solution of the Rational Function Model Using Additional Control Information, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. July 2002, pp. 707-714. 

  7. Jacobsen, K. (2006), Calibration of Imaging Satellite Sensors., ISPRS volume number: XXXVI-1/W41, Ankara, Turkey. 

  8. Jean-Luc, L., Catherine Gaudin-Delarieu., David, V., Christophe, R., Thierry T. and Jean-Marc, L. (2004), Design of The High Resolution Optical Instrument for The Pleiades HR Earth Observation Satellites, Proceeding of the 5th International Conference on Space Optics (ICSO 2004), 30 March-2 April 2004, Toulouse, France. 

  9. Jeff Zhizhong, Xu. (2004), The Rational Function Model(RFM) in Photogrammetric Mapping Method and Accuracy, the degree of master, York University, pp. 15-45. 

  10. Kocaman, S. and Gruen, (2007), A Rigorous Sensor modeling of ALOS/PRISM Imagery. 8th Conference on Optical 3D Measurement Techniques, Zurich, Switzerland, 9-12 July. 

  11. Vincent Tao, C. and Hu, Young. (2001), A Comprehensive Study of The Rational Function Model for Photogrammetric Processing, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 67, No.12, pp. 1348-1357. 

  12. Vincent Tao, C. and Hu, Young. (2002), 3D Reconstruction Methods Based on the Rational Function Model, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol.68, No.7, pp. 707-714. 

  13. Zanoni, V., Pagnutti, M., Ryan, R., Helder, D., Lehman, W., Roylance, S., and Snyder, G. (2004), The Joint Agency Commercial Imagery Evaluation(JACIE) team and product characterization approach, ISPRS, Post-Launch Calibration of Satellite Sensors Morain & Budge 2004 Taylor & Francis Group, pp. 135-141. 

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