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초분광 영상의 Morphological Attribute Profiles와 추가 밴드를 이용한 감독분류의 정확도 평가
Accuracy Evaluation of Supervised Classification by Using Morphological Attribute Profiles and Additional Band of Hyperspectral Imagery 원문보기

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.25 no.1, 2017년, pp.9 - 17  

박홍련 (충북대학교 토목공학과) ,  최재완 (충북대학교 토목공학부)

초록
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초분광 영상(hyperspectral imagery)은 주성분분석이나 최소잡음비율 등을 이용하여 자료의 차원과 잡음을 감소시켜 토지피복분류에 사용되는 것이 일반적이다. 최근에는 분광정보와 공간적 특성을 가진 다양한 입력 자료를 이용한 감독분류에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 초분광 영상을 이용한 토지피복분류를 위해 principle component(PC) 밴드와 normalized difference vegetation index(NDVI) 자료를 감독분류의 입력자료로 활용하였다. NDVI 자료는 초분광 영상에서 추출된 PC 밴드가 포함하고 있지 않는 추가적인 정보를 활용하여 식생지역에 대한 토지피복분류 정확도를 높이고자 사용하였으며, morphological filter를 통해 각 밴드의 extended attribute profiles(EAP)를 제작하여 분류를 위한 입력 자료로 사용하였다. 감독분류기법은 random forest 알고리즘을 이용하였으며, EAP를 기반으로 다양한 입력 자료의 적용에 따른 분류정확도를 비교하고자 하였다. 연구지역으로는 두 대상지를 선정하였으며, 영상 내에서 취득한 참조자료를 이용하여 정량적인 평가를 수행하였다. 본 연구에서 제안한 기법의 분류정확도는 85.72%와 91.14%로 다른 입력 자료들을 이용한 경우와 비교하여 가장 높은 분류정확도를 나타냈다. 향후, 초분광 영상을 이용한 토지피복분류의 정확도를 높이기 위한 분류 알고리즘 개발과 대상지역 특성에 맞는 추가 입력자료 개발에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Hyperspectral imagery is used in the land cover classification with the principle component analysis and minimum noise fraction to reduce the data dimensionality and noise. Recently, studies on the supervised classification using various features having spectral information and spatial characteristi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 위와 같은 입력자료를 생성하여 본 연구에서 제안한 방법과 비교 및 평가하여 정확도를 계산하였다. 또한, 세 번째 입력자료에서 다음 PC밴드와 그의 AP를 추가함으로써, PC밴드를 추가한 경우와 의미를 가지고 있는 지수(index)를 추가한 경우의 분류 정확도를 비교하고자 하였다. Figs.
  • NDVI 자료는 700nm~1200nm인 근적외선 영역에서 분광반사율이 급격히 증가하는 식생의 광학특성을 이 용하여 생성한 식생지수이다. 본 연구에서는 식생과 그 외의 클래스 간의 분류정확도를 높이고, 식생지역을 세 분화하여 분류하기 위해 NDVI 자료를 입력자료로 활 용하고자 하였다. 또한, 실험에 사용된 초분광 영상의 파장대에서 추출할 수 있는 대표적인 지수라고 판단되 었다.
  • 본 연구에서는 초분광 영상을 이용하여 효과적인 토지피복분류를 위해 morphological filter를 활용한 연구를 수행하였다. 전처리로 초분광 영상이 가지고 있는 잡음 등을 제거하기 위해 PCA 기법을 적용하였으며, 감독분류는 RF를 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
NDVI 자료를 추가 밴드로 활용했을 때 기대되는 효과는 무엇인가? 이를 위하여, 실험 자료에서 대표적으로 추출할 수 있는 NDVI 자료를 추가 밴드로 활용하고자 하였다. 이를 통해, 식생과 다른 클래스 간의 분류정확도를 높이고 식생 클래스를 세분화할 수 있을 것으로 판단하였다. 또한, PC밴드와 NDVI를 융합한 자료에 morphology filter를 적용하여 생성한 EAP를 감독분류의 입력자료로 사용하였다.
PCA 기법이란 무엇인가? PCA 기법은 원격탐사 영상을 원 영상에 있는 대부분의 정보를 나타내는 서로 상관관계가 없는 변수들의 집합으로 변환하는 기법이다(Good et al., 2012).
초분광 영상의 장점은 무엇인가? 초분광 영상(hyperspectral imagery)은 대상 객체의 분광 반사곡선을 연속적인 좁은 분광파장대 영역으로 상세하게 취득할 수 있다는 점에서 장점을 지니며, 변화탐지, 토지피복분류, 표적탐지, 환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용되고 있다(Kim and Yang, 2015). 특히, 최근에는 토지피복지도의 효율적인 갱신을 위해 초분광 영상을 이용한 감독분류에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
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참고문헌 (19)

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  17. Shin, J. I., Cho, H. G., Kim, S. H., Choi, I. H. and Jung, K. K., 2015, Water column correction of airborne hyperspectral image for benthic cover type classification of coastal area, Journal of Korea Spatial Information Society, Vol. 23, No. 2, pp. 31-38. 

  18. Tarabalka, Y., Chanussot, J. and Benediktsson, J. A., 2010, Segmentation and classification of hyperspectral images using watershed transformed, Pattern Recognition, Vol. 43, No. 7, pp. 2367-2379. 

  19. Zhang, Q., Qin, R., Huang, X., Fang, Y. and Liu, L., 2015, Classification of ultra-high resolution orthophotos combined with DSM using a dual morphological top hat profiles, Remote Sensing, Vol. 7, No. 12, pp. 16422-16440. 

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