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Google Map을 이용한 GCP 칩의 품질 분석
Quality Analysis of GCP Chip Using Google Map 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.35 no.6 pt.1, 2019년, pp.907 - 917  

박형준 (인하대학교 공간정보공학과) ,  손종환 (인하대학교 공간정보공학과) ,  신정일 (인하대학교 공간정보공학연구소) ,  권기억 ((주)신한항업 사업본부) ,  김태정 (인하대학교 공간정보공학과)

초록
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최근 국토 모니터링, 지형 분석 등 많은 분야에서 고해상도 위성영상의 수요가 증가와 함께 기하보정의 필요성이 증가하고 있다. 자동 정밀 기하보정 방법으로 GCP(Ground Control Point) 칩과 위성영상간의 정합을 통해 지상기준점을 자동으로 추출하는 방법이 있다. 자동 정밀 기하보정은 GCP 칩과 위성영상의 정합 성공률이 중요하다. 따라서 제작된 GCP 칩의 정합 성능 평가가 중요하다. GCP 칩의 정합 성능 평가를 위해 국토관측 위성용으로 구축된 총 3,812점의 GCP 칩을 실험 자료로 사용했다. KOMPSAT-3A 영상과 Google Map의 GCP칩 정합 결과를 분석한 결과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 Google Map 위성영상으로 고해상도 위성영상을 충분히 대체할 수 있다고 판단했다. 또한 GCP 칩의 정합 성능 검증에 필요한 시간을 줄이기 위해 자동화된 방법으로 Google Map의 중심점과 오차 반경을 이용한 방법을 제시했다. 실험 결과 최적의 오차 반경은 17 pixel(약 8.5 m)로 설정하는 것이 가장 좋은 분류 정확도를 보였다. Google Map 위성영상과 자동화된 검증 방법으로 남한 전역에 구축된 GCP 칩 3,812개의 정합 성능 평가를 진행했으며 남한에 구축된 GCP 칩은 약 94%의 정합 성공률을 보였다. 이후 정합에 실패한 GCP 칩을 분석하여 주요 정합 실패원인을 분석하였다. 분석 결과 남한 전역에 구축된 GCP 칩 중 재제작이 필요한 GCP 칩을 제외한 나머지 GCP 칩은 국토위성영상 자동 기하보정에 충분히 사용할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the demand for high-resolution satellite images increases in many fields such as land monitoring and terrain analysis. Therefore, the need for geometric correction is increasing. As an automatic precision geometric correction method, there is a method of automatically extracting the GCP by...

주제어

표/그림 (17)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 한편, GCP 칩의 정합 성능 분석을 육안으로만 진행한다면 구축된 모든 GCP 칩의 정합 성능 분석에 많은 시간이 소모될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Google Map과 GCP 칩 정합 결과를 자동화된 방식으로 점검하는 자동 정합성능분석 방안을 시도하고자 한다.
  • , 2016). 따라서 본 연구에서는 Google Map으로 국토관측위성에서 촬영될 위성영상을 대체하여 GCP 칩 검증을 할 수 있는지를 판단하고자 한다.
  • 본 논문의 목적은 구축된 GCP 칩이 국토위성영상에 적용할 수 있을지를 그 대안인 Google Map을 사용하여 예측하는 것이다. 따라서, 본 논문에서는 자동 정합성공 판별 방식을 통해서 실패로 판별된 GCP 칩을 선별하고 이 GCP 칩들의 실패원인을 검토하여 해당 GCP 칩들의 국토위성 적용 가능성을 판단하였다. 제안된 자동 정합성공 판단 결과는 육안으로정합 결과를 확인하여 사용 가능성을 검증하였다.
  • 본 논문에서는 GoogleMap을 이용해 GCP 칩 검증을 위한 국토위성영상 및 KOMPSAT-3A 영상을 대체할 수 있는지 분석하였고 자동화된 방법을 이용한 GCP 칩의 정합 성능을 분석하였다. 먼저 KOMPSAT-3A 위성영상과 Google Map의 GCP 칩 정합 성능을 비교했다.
  • 이때 Google Map과의 정합에 성공했다고 판단한 GCP 칩이 실제 위성영상과의 정합에서는 실패할 수도 있고, 반대로 GoogleMap과의 정합에 실패한 GCP 칩도 실제 위성영상과의 정합에 성공할 수도 있다. 본 논문의 목적은 구축된 GCP 칩이 국토위성영상에 적용할 수 있을지를 그 대안인 Google Map을 사용하여 예측하는 것이다. 따라서, 본 논문에서는 자동 정합성공 판별 방식을 통해서 실패로 판별된 GCP 칩을 선별하고 이 GCP 칩들의 실패원인을 검토하여 해당 GCP 칩들의 국토위성 적용 가능성을 판단하였다.
  • 본 연구에서는 아직 발사 이전인 국토관측위성용으로 구축된 총 3,812 점의 GCP 칩의 정합 성능을 공개된데이터인 Google Map을 이용하여 검증하고자 한다. GoogleMap은WorldView, Pleiades, Quickbird와 같은 상용위성에서 제작한 영상지도를 제공한다.

가설 설정

  • Google Map은 WGS84 타원체와 Mercator 투영법을 사용하여 해당 수식을 극지역에 적용하기 어렵다는 한계가 존재하지만,본 논문의 실험 대상지역인 남한의 경우 중위도에 위치해 해당 수식을 적용해 GSD를 계산할 수 있다. 계산 과정에서 영상의 X, Y 방향의 GSD가 같다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위성영상을 통해 제작되는 DEM과 정사영상 등 산출물의 정확도는 무엇에 의존하는가? 이러한 수요를 위하여 국내의 경우 2012년 발사된 KOMPSAT-3호와 2015년 발사된 KOMPSAT-3A호를 보유하고 있으며 이후 국토관측위성의 발사를 계획하고 있다(Choi and Kim, 2017). 위성영상을 통해 제작되는 DEM(Digital Elevation Model)과 정사영상 등의 산출물의 정확도는 해당영상의 위치 정확도에 의존한다(Jeong, 2015). 하지만 지구와 위성탑재체, 센서의 상대적인 운동효과와 센서의 특성, 기기제어의 한계 등으로 인해 위성영상의 위치오차가 필연적으로 발생한다.
GCP 칩 정합은 어떤 과정인가? 위성영상이 촬영될 때 마다 지상기준점을 육안판독을 통해서 취득한다면 많은 처리 시간과 처리 비용이 발생한다. 지상기준점을 자동으로 확보하기 위한 방안으로, 먼저 지상점 좌표와 이 지점이 촬영된 영상조각을 결합하여 GCP 칩을 만들어 DB에 저장한다. 이후, 신규 위성영상이 촬영되면, 위성영상과 GCP 칩의 자동 정합을 통해서 신규 위성영상에 대한 기준점을 확보할 수 있다(Yoon, 2019). 이 과정을 GCP 칩 정합이라고 부른다.
위성영상의 위치오차가 발생하는 이유는 무엇인가? 위성영상을 통해 제작되는 DEM(Digital Elevation Model)과 정사영상 등의 산출물의 정확도는 해당영상의 위치 정확도에 의존한다(Jeong, 2015). 하지만 지구와 위성탑재체, 센서의 상대적인 운동효과와 센서의 특성, 기기제어의 한계 등으로 인해 위성영상의 위치오차가 필연적으로 발생한다. 따라서 위성영상 산출물의 정확도를 높이기 위해서는 위치오차를 보정하는기하보정이 반드시 수행되어야 한다.
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