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KOMPSAT-5 SLC 영상과 AIS 데이터에 기반한 선박탐지
Ship Detection Based on KOMPSAT-5 SLC Image and AIS Data 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.36 no.2 pt.2, 2020년, pp.365 - 377  

김동한 (세종대학교 지구정보공학과) ,  이윤경 (세종대학교 에너지자원공학과) ,  김상완 (세종대학교 에너지자원공학과)

초록
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국가해양영토에서 불법어업활동을 하는 어선으로부터 해상자원과 영토를 보호하기 위해 지속적인 모니터링과 즉각적인 대응은 필수적인 요소이다. Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상은 넓은 촬영 범위를 가지고 있으며, 기상과 주야 조건에 영향을 받지 않아 광역적인 해상 모니터링에 효과적이다. 그러나 SAR 영상의 데이터 크기와 스펙클 노이즈 등 다양한 특성으로 인해 처리속도와 탐지율이 높은 선박탐지 알고리즘 개발은 쉽지 않다. 본 논문에서는 국내 최초의 X-band SAR 위성인 KOMPSAT-5에 적합한 선박탐지 알고리즘을 개발 적용하였다. 효율적인 선박탐지를 위해 선박탐지 알고리즘은 Human Visual Attention System (HVAS), SAR-Split, Constant False Alarm Rate (CFAR) 알고리즘의 특성을 융합하여 적용했다. 또한, SAR 영상의 관측모드 별 특성을 고려한 SAR-Split 알고리즘 적용을 통해 탐지율을 향상시켰다. SAR 영상으로부터 탐지된 선박은 Automatic Identification System (AIS) 데이터와의 매칭을 통해 탐지율 분석이 수행되었다. 탐지된 선박은 AIS 자료와 전반적으로 잘 매칭되었으며, SAR 영상의 모드 별 특성을 고려하여 적용했을 때 보다 향상된 탐지율을 보였다. 탐지율은 Enhanced Standard (ES) 모드에서 약 80%, Standard (ST) 모드에서 약 64%의 결과를 보였다. 선박 탐지결과에서 발생한 대부분의 오탐지는 선박의 이동으로 발생하는 기포항적, AIS의 위치오차 등으로 발생하였다. 개발된 선박탐지 알고리즘은 대한민국 국가해양영토 광역 감시망 구축에 기여할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Continuous monitoring and immediate response is essential to protect the national maritime territory and maritime resources from the activities of illegal ships. Synthetic Aperture Radar (SAR) images with a wide range of images are effective for maritime surveillance asthe weather and day-night cond...

주제어

표/그림 (14)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 SAR 영상의 촬영모드 별 특성에 따른 선박탐지 알고리즘을 제안했다. 제안된 알고리즘은SAR 영상으로부터 효율적인 선박탐지를 위해 HVAS, SAR-Split, CFAR 알고리즘의 장단점을 고려하여 복합적인 과정을 개발 적용하였다.
  • 본 논문에서는 대한민국의 X-밴드 SAR위성인KOMPSAT-5에 Human Visual Attention System(HVAS)알고리즘을 적용해 초기 타겟을 추출하고 영상분리 알고리즘 처리를 통해 선박탐지를 수행하고자 한다. HVAS를 통해 검출된 타겟에 Constant False Alarm Rate(CFAR)알고리즘을 적용하여 2차검출을 하고 선박의 Automatic Identification System(AIS) 정보와의 매칭을 통해 탐지율을 알아보고자 한다.
  • 먼저, 전처리단계에서는 SAR SLC 영상에 육지가 포함된 경우, SWBD를 이용한 육지 마스킹을 수행하고 2 * 2 크기의 multi look 처리를 한다. 이는 HVAS알고리즘 탐지성능향상과 다음 단계에서 수행될 SAR-Split 기법의 입력형식인 SLC로 형식을 통일하여 처리속도를 높이려는 목적이 있다. SWBD는 SRTM으로부터 수체지역의 정보를 벡터 형식으로 만들어 마스킹 시처리속도가 빠른 장점을 가지고 있다(Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
KOMPSAT-5는 무엇인가? , 2018). KOMPSAT-5는 한국항공우주연구원에서 개발한 대한민국 최초의 X-band SAR 위성이다. X-band SAR위성은 파장이 약 3.
CFAR 알고리즘의 단점은? CFAR 알고리즘은 현재도 가장 많이 사용되고 있으며 윈도우에 사용되는 분포에 따라 높은 탐지 정확도를 갖는다. 그러나 전체 영상에 대해 한 픽셀씩 처리하기 때문에 속도가 매우 느리다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위해 한번에 다중 픽셀로 처리하는 MCA (Multi-Cell-Averaging) CFAR 알고리즘이 개발되었다(Song et al.
HVAS 알고리즘의 장단점은 무엇인가? (2013)은 SAR 영상에서 선박이 바다에 비해 밝은 반사값을 갖는 특징과 PCT를 융합하여 선박탐지를 하는 HVAS (Human Visual Attention System) 알고리즘을 개발했다. HVAS 알고리즘은 퓨리에 변환을 이용하기 때문에 탐지속도가 매우 빠르다는장점을 가지고 있지만 탐지 정확도와 오탐지율을 고려한 임계 값 설정이 어렵다는 단점을 가지고 있다.
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참고문헌 (20)

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  20. 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(1): 177-189. 

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