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영상 전처리 수행을 통한 Rededge-M 카메라의 수색 관측에의 활용성 검토
Evaluation of Rededge-M Camera for Water Color Observation after Image Preprocessing 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.37 no.3, 2019년, pp.167 - 175  

김원국 (Dept. Civil and Environmental Engineering, Pusan National University) ,  노상현 (REDONE TECHNOLOGIES Co. Ltd.) ,  문용선 (Dept. Electric Engineering, Sunchon National University) ,  정성훈 (Department of Electric Vehicle Engineering, Dongshin University)

초록
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물의 색깔 즉, 수색(水色)을 분석하면 그 물이 함유하고 있는 유색 구성물질의 분포 및 농도를 비파괴적으로 추정할 수 있다. 이러한 분석을 위해 분광복사계를 사용하는데, 최근 드론, 자율운행차, 헬리카이트 등의 저고도 무인 플랫폼에 장착하기 위한 경량 다분광 카메라에 대한 수요가 높아지고 있다. 본 연구에서는 최근 활용 용이성으로 인해 지역적 환경 변화를 모니터링함에 있어 그 활용도가 높아진 Micasense사의 Rededge-M 다분광 카메라의 전처리를 수행하고, 수색관측에의 활용성을 검증하기 위한 분석을 수행하였다. 우선, 영상 형태로 생성되는 자료에서의 Vignette 보정 및 밴드 정렬을 수행하였고, 수색관측을 위해 필요한 하늘, 물, 태양광을 측정한 복사량 그리고 그로부터 최종적으로 도출되는 원격탐사 반사도 관측치를 독립적인 초분광 센서관측값과 비교하여 분석하였다. 실험 결과, 전처리 과정을 수행하였을 시, 청색밴드(475 nm)와 근적외선 밴드(840 nm)에서 주목할 만한 차이가 있었지만, Rededge-M은 전반적으로 수색 분석을 위한 기본적인 광학적 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Water color analysis allows non-destructive estimation of abundance of optically active water constituents in the water body. Recently, there have been increasing needs for light-weighted multispectral cameras that can be integrated with low altitude unmanned platforms such as drones, autonomous veh...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 다분광 카메라인 Rededge-M의 전처리 결과를 분석한 후, 수색분석에 주로 활용되는 초분광 센서인 TriOS RAMSES와의 비교를 통하여 Rededge-M 카메라의 수색분석에의 활용성을 검토하였다. 우선, 이차원 센서를 통하여 영상형태의 자료를 취득하기 때문에 발생하는 영상 왜곡을 보정하였고, 밴드 간 영상의 정렬을 수행함으로써 픽셀별 분광학적 분석이 가능하도록 전처리를 수행하였다.
  • 본 연구에서는 최근 국내외적으로 자주 활용되고 있는 다분광 카메라인 Micasense사의 Rededge-M 전처리 과정이 수색관측에 적합한지를 분석한다. 우선 각 밴드의 영상이 나타내는 영상 왜곡량을 분석하고, 밴드 정렬을 수행하여 보정 결과를 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수색(水色)이란 무엇인가? 수색(水色)은 주로 자외선, 가시광선부터 근적외선 대역 파장에 관측되는 물의 색깔을 의미하는 말로, 수색 분석을 수행할 시 수중에 분포하는 구성물질의 농도 및 특성을 원격으로 추정할 수 있다. 수색 분석을 통하여 하천 및 해양 표층의 엽록소 농도, 부유물 농도 등 수질(water quality)에 영향을 미치는 일부 변수를 추정할 수 있고, 나아가 일차생산성, 부영영화, 유해조류(有害藻類) 번성, 부유조류(浮遊藻類)의 분포 등 물에서 일어나는 환경 변화 및 생화학적인 특성을 파악할 수 있다.
수색(水色) 분석을 위해 사용하는 복사계는 무엇인가? 물의 색깔 즉, 수색(水色)을 분석하면 그 물이 함유하고 있는 유색 구성물질의 분포 및 농도를 비파괴적으로 추정할 수 있다. 이러한 분석을 위해 분광복사계를 사용하는데, 최근 드론, 자율운행차, 헬리카이트 등의 저고도 무인 플랫폼에 장착하기 위한 경량 다분광 카메라에 대한 수요가 높아지고 있다. 본 연구에서는 최근 활용 용이성으로 인해 지역적 환경 변화를 모니터링함에 있어 그 활용도가 높아진 Micasense사의 Rededge-M 다분광 카메라의 전처리를 수행하고, 수색관측에의 활용성을 검증하기 위한 분석을 수행하였다.
수색 분석을 통하여 어떤 것들을 파악할 수 있는가? 수색(水色)은 주로 자외선, 가시광선부터 근적외선 대역 파장에 관측되는 물의 색깔을 의미하는 말로, 수색 분석을 수행할 시 수중에 분포하는 구성물질의 농도 및 특성을 원격으로 추정할 수 있다. 수색 분석을 통하여 하천 및 해양 표층의 엽록소 농도, 부유물 농도 등 수질(water quality)에 영향을 미치는 일부 변수를 추정할 수 있고, 나아가 일차생산성, 부영영화, 유해조류(有害藻類) 번성, 부유조류(浮遊藻類)의 분포 등 물에서 일어나는 환경 변화 및 생화학적인 특성을 파악할 수 있다. 수색 관측은 위성, 항공기, 드론, 헬리카이트 등 다양한 플랫폼을 통해 이루어질 수 있으며, 필요한 분광학적 해상도에 따라 다분광 또는 초분광 센서를 선택하여 운영하여 다양한 시간주기 및 공간범위의 수환경(水環境)을 종관관측(綜觀觀 測, synoptic observation)할 수 있다.
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참고문헌 (13)

  1. Becker, R.H., Sayers, M., Dehm, D., Shuchman, R., Quintero, K., Bosse, K., and Sawtell, R. (2019), Unmanned aerial system based spectroradiometer for monitoring harmful algal blooms: A new paradigm in water quality monitoring, Journal of Great Lakes Research, Vol. 45, No. 3, pp. 444-453. 

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  3. Jhan, J., Rau, J., and Huang, C. (2016), Band-to-band registration and ortho-rectification of multilens/multispectral imagery: A case study of MiniMCA-12 acquired by a fixed-wing UAS, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 114, pp. 66-77. 

  4. Kim, H. (2014), Utilization Plan of Drones for the Field of Ocean and Fishery, Issue Analysis Report No. 2014-06, Korea Maritime Institute (KMI), Busan, pp. 5-36. (in Korean) 

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  11. Shang, S., Lee, Z., Lin, G., Hu, C., Shi, L., Zhang, Y., Li, X., Wu, J., and Yan, J. (2017), Sensing an intense phytoplankton bloom in the western Taiwan Strait from radiometric measurements on a UAV, Remote Sensing of Environment, Vol. 198, pp. 85-94. 

  12. Zheng, Y., Lin, S., Kambhamettu, C., Yu, J., and Kang, S.B. (2009), Single-image vignetting correction, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 31, No. 12, pp. 2243-2256. 

  13. Zitova, B., and Flusser, J. (2003), Image registration methods: A survey. Image and Vision Computing, Vol. 21, No. 11, pp. 977-1000. 

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