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Kompsat-5 SAR와 AIS 자료 통합분석 기반 운영레벨 선박탐지 모니터링
Operational Ship Monitoring Based on Integrated Analysis of KOMPSAT-5 SAR and AIS Data 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.34 no.2 pt.2, 2018년, pp.327 - 338  

김상완 (세종대학교 에너지자원공학과) ,  김동한 (세종대학교 공간정보공학과) ,  이윤경 (한국해양과학기술원 해양위성센터)

초록
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본 연구는 운영레벨에서의Kompsat-5 SAR (Synthetic Aperture Radar) 영상과AIS (Automatic Identification System) 자료를 이용한 선박탐지 모니터링 가능성을 검토하였다. 분석을 위해 신진항 서측연안과 제주항 북측연안에서 수집된 Kompsat-5 SLC 영상과 연안에서 수집된 AIS 자료를 사용하였다. Kompsat-5 영상의 선박탐지를 위해 HVAS (Human Visual Attention System) 알고리즘을 적용하였다. HVAS는 CFAR (Constant False Alarm Rate)에 비해 탐지속도와 탐지율 측면에서 뛰어나다는 장점을 가지고 있다. 통합 분석결과 소형선박을 제외하고 Kompsat-5 선박탐지 결과와 AIS는 전반적으로 일치하는 것으로 분석되었다. Kompsat-5 영상에서 탐지되었으나 AIS 자료에서 탐지되지 않은 선박은 육안 판독을 통해 AIS 자료의 부재로 인한 것으로 보인다. 한편 SAR 영상에서도 선박의 기포항적, 육지 masking을 위해 사용된 DEM 파일의 오차(또는 위성궤도 오차), 그리고 고스트 현상에 의한 오탐지가 발생하였다. 향후 SAR 영상 분석 알고리즘 개선과 신뢰성 있는 AIS 자료 확보를 통한 운영레벨에서의 선박탐지 모니터링 기술 개발은 국가해양영토 광역감시망 구축에 크기 기여할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The possibility of ship detection monitoring at operational level using KOMPSAT-5 Synthetic Aperture Radar (SAR) and Automatic Identification System (AIS) data is investigated. For the analysis, the KOMPSAT-5 SLC images, which are collected from the west coast of Shinjin port and the northern coast ...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • , 2013). 본 연구에서는 Kompsat-5 SAR 영상에 HVAS 알고리즘을 적용하여 선박탐지를 수행하고자 한다.
  • , 2012). 본 연구에서는 SAR 영상이 수신된 후 획득된 영상에서 operational하게 선박탐지를 수행하기 위해서 탐지정확도와 자료처리 속도를 고려한 PCT(pulsed cosine transform) 기반의 HVAS (Human Visual Attention System) 알고리즘을 적용하여 SAR위성 기반 준 실시간 선박탐지 모니터링 시스템의 실용화 가능성 및 현재의 한계점에 대해 알아보고자 한다.

가설 설정

  • AIS에서는 탐지되었지만 SAR에서는 탐지되지 않은 1개의 선박은 Fig. 6(b) 청색칩의 확대 영상에서와 같이 육안 판독에 의해서도 구별되지 않는다. AIS 정보 확인 결과 선박의 길이 정보가 없는 것으로, 일반적으로 소형 선박에 해당한다.
  • PCT 적용 전에 노이즈 화소를 줄이고 영상강화를 위해 다음과 같이 임계값을 구한 후, 전처리된 영상의 화소값이 임계값보다 작을 경우 임계값으로 대치한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HVAS는 CFAR에 비해 어떠한 장점을 가지는가? Kompsat-5 영상의 선박탐지를 위해 HVAS (Human Visual Attention System) 알고리즘을 적용하였다. HVAS는 CFAR (Constant False Alarm Rate)에 비해 탐지속도와 탐지율 측면에서 뛰어나다는 장점을 가지고 있다. 통합 분석결과 소형선박을 제외하고 Kompsat-5 선박탐지 결과와 AIS는 전반적으로 일치하는 것으로 분석되었다.
어떤 현상으로 인해 AIS데이터의 미수신이 발생할 수 있는가? 또한, 두 개의 AIS데이터가 거의 동시에 수신되어 동일 슬롯 간섭이 발생할 경우, 기지국과 선박 간의 거리가 SOTDMA 프로토콜에서 완충할 수 있는 최대 버퍼링 거리보다 클 경우 수신율이 떨어진다. 또한 페이딩에 의한 순간적인 큰 폭의 신호 감쇠 현상으로 데이터 미수신이 발생 할 수 있다(MOF, 2016).
선박모니터링 시스템이란 무엇인가? 현재의 선박모니터링 시스템(VMS, Vessel Monitoring System)은 해상에서의 안전과 보안을 확보하고 유사시 신속히 대응하기 위해 우리나라 연안해역과 세계 전 해역의 운항선박(상선, 어선)을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템이다(Korea Institute of Marine Science & Technology Promotion, 2011). 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서는 e-Navigation의  국제적 표준화의 일환으로 2006년도부터 50톤 이상의 선박에 선박자동식별장치(AIS, Automatic Identification System)를 의무적으로 설치하도록 규정하고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (16)

  1. Amoon, M., A. Bozorgi, and G. Rezai-rad, 2013. New method for ship detection in synthetic aperture radar imagery based on the human visual attention system. Journal of Applied Remote Sensing, 7(1). 

  2. Brusch, S., S. Lehner, T. Fritz, M. Soccorsi, A. Soloviev, and B. van Schie, 2011. Ship surveillance with TerraSAR-X. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 49(3): 1092-1103. 

  3. Chaturvedi, S.K., C.S. Yang, K. Ouchi, and P. Shanmugam, 2012. Ship recognition by integration of SAR and AIS. The Journal of Navigation, 65: 323-337. 

  4. Jung, D.E., S.H. Kang, and Y.Y. Choo, 2011. Development of vessel monitoring system using AIS. The Korea Contents Society, 9(1): 473-474. 

  5. Kang, D.H., Y.J. Im, C.W. Lee, J.T. Yoo, and J.G. Myeong, 2008. Hydroacoustic survey of spatiotemporal distribution of demersal fish aggregations near the west coast of Jeju island, Korea. Ocean and Polar Research, 30(2): 181-191. 

  6. KARI (Korea Aerospace Research Institute), 2014. Kompsat-5 Image data manual V1.0. 

  7. Kim, T.H., J.H. Jeong, and C.S. Yang, 2016. Construction and operation of AIS system on Socheongcho ocean research station, Journal of Coastal Disaster Prevention, 3(2): 74-80 (in Korean with English abstract). 

  8. KIMST (Korea Institute of Marine Science & Technology Promotion), 2011. Development of Automatic Identification System(hereafter, AIS) and Vessel Monitoring System(here after, VMS) for Fishing Boat, http://www.ndsl.kr/ndsl/search/detail/report/reportSearchResultDetail.do?cnTRKO201200 00188, Accessed on Nov. 15, 2017. 

  9. KSA (Korea Shipping Association), 2009. Sailor's book for safe - the west coast. 

  10. Lee, K.Y., S.H. Hong, B.Y. Yoon, and Y.S. Kim, 2012. Vessel detection using satellite SAR images and AIS data, Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, 15(2): 103-112. 

  11. MOF (Ministry of Oceans and Fisheries), 2016. A fishing boat and Mechanical Standards, Notification No.2016-13 of the Ministry of Oceans and Fisheries, http://www.mof.go.kr/article/view.do?articleKey10698&boardKey35&menuKey402&tPageNo1, Accessed on Nov. 15, 2017. 

  12. MOF (Ministry of Oceans and Fisheries), 2016. Study on improvement plant for enhancement of the reception ration of automatic identification system for ship, The research service report for the Ministry of Oceans and Fisheries. 

  13. Pichel, W.G., P. Clemente-Colon, C.C. Wackermanm, and K.S. Friedman, 2004. Ship and wake detection, NOAA SAR Marine Users Manual, http://www.sarusersmanual.com/ManualPDF/NOAASARManual_CH12_pg277-304.pdf, Accessed on Nov. 15, 2017. 

  14. Song, W.Y., S.H. Roh, C.H. Jung, and Y.K. Kwag, 2010. Synthetic aperture radar target detection using multi-cell averaging CFAR scheme, The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, 21(2): 164-169. 

  15. Vachon, P.W., L.C. Kabatoff, and L.R. Quinn, 2014. Operational ship detection in Canada using Radarsat, Proc. of 2014 Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), Quebec City, Quebec, Jul. 13-18, vol. 7, pp. 998-1001. 

  16. Zhao, Z., K. Ji, S. Xing, H. Zou, and S. Zhou, 2014. Ship surveillance by integration of space-borne SAR and AIS - review of current research, The Journal of Navigation, 67: 177-189. 

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