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SPOT 위성영상에서의 지상기준점의 영상좌표 자동관측
Automatic Measuring of GCP's Image Coordinates from SPOT Satellite Imagery 원문보기

한국GIS학회 2003년도 공동 춘계학술대회 논문집, 2003 Apr. 01, 2003년, pp.354 - 362  

강명호 (국방과학연구소) ,  방수남 (국방과학연구소) ,  이용웅 (국방과학연구소)

초록
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위성영상으로부터 위치자료가 포함된 지리 및 지형정보를 얻기 위해서는 영상획득순간의 센서 위치 및 자세와 지상좌표간의 관계를 해석하여야 한다. 위성영상에 대한 수학적 모형화를 위해서 먼저 입체영상에서 지상기준점(Ground Control Point: GCP)을 선정하고, 선정된 지상기준점에 대한 지상좌표 및 대상영상에 대한 영상좌표 관측작업을 수행한다. 본 연구에서는 지상기준점 데이터베이스에 포함된 정보들을 이용하여 관측대상 입체영상 3차원 모형화에 필요한 지상기준점의 영상좌표를 자동으로 추출할 수 있는 기법을 개발하였다. 관측정밀도는 수작업으로 관측한 값과 자동계산된 영상좌표의 결과를 비교 분석하여 평가하였으며, SPOT위성영상의 3차원 모형화에 적용하여 정확도를 평가하므로써 유사한 해상도의영상을 활용하는 3차원 모형화 과정에서 지상기준점의 영상좌표 관측을 자동화 할 수 있음을 입증하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 관측정밀도는 수작업으로 관측한 값과 자동계산된 영상좌표의 결과를 비교분석 하여 평가하였으며, SPOT위성영상의 3차원 모형화에 적용하여 정확도를 평가하므로써 유사한 해상도의 영상을 활용하는 3차원 모형화 과정에서 지상기준점의 영상 좌표 관측을 자동화 할 수 있는 가능성을 입증하는 것을 목표로 하였다.
  • 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 그림 5에 나타나있는 바와 같이 보조점 매칭에 의한 매칭오류점 검출을 선행적으로 수행함으로써 위의 문제점들을 해결하고자 하였다.
  • 위 식 에서 4R은 렌즈시야각(FOV) β, 경사촬영각θ, 고도 H, 촛점거리 f 일때의 영상에서의 1픽셀에 대한 지상거리를 나타낸다. 본 논문에서는 ΔD를 결정하기 위해 기준점 영상과 대상영상간의 촬영각도 차이에 따른 영상픽셀 변화정도를 계산하였다. 위 식에서, 기준점 영상에 대한 대 상영상의 픽셀크기 변화를 계산해야 하므로 θ는 두 영상의 촬영각도 차이이며, H,f,β는 각각 위성고도, 초점거리, 렌즈 시야 각으로서 두 영상이 동일한 것으로 가 정하였다.
  • 그리고 촬영날짜의 차이가 클 경우 지형의 변화 또한 매칭오류의 한 원인이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 요인으로 인해 발생하는 매칭 오류점들을 검출하기 위해 3차원 모델링의 반복 적용 방법 및 보조점 매칭에 의한 방법을 제안하였다.
  • 본 연구에서는 위성영상의 3차원 모델링을 위한 지상 기준점의 상좌표 자동관측 기법을 연구하였으며, 다음과 같은 연구성과를 얻었다.
  • 국방과학연구소에서는 SPOT영상과 측량기준점 그리고 궤도파라메터등을 이용하여 한반도전역에 대한 지상기준점 DB 개발을 완료하였다, 따라서, 위성 영상 모델링을 위한 지상 기준점에 대한 영상좌표 관측시 시간적 비용을 절약하고 구축된 지상 기준점 DB를 이용한 효율적인 영상좌표 관측에 관한 연구의 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 지상기준점 데이터베이스에 포함된 정보들을 이용하여 관측대상 입체영상 3차원 모형화에 필요한 지상기준점의 영상좌표를 자동으로 추출할 수 있는 기법을 개발하였다.

가설 설정

  • 가정 1 : 정확히 관측된 영상좌표로 3차원 모델링을 수행할 경우 각기준점에 대한 잔차(residual)는 정규분포를 따른다.
  • 가정 2 : 계산된 영상좌표를 이용하여 3차원 모델링을 수행할 경우 매칭오류점에 대한 잔차는 정규분포를 벗어날 것이다. (Ir>12σ| 또는  |rI> |3σ|,r : residual )
  • 본 논문에서는 ΔD를 결정하기 위해 기준점 영상과 대상영상간의 촬영각도 차이에 따른 영상픽셀 변화정도를 계산하였다. 위 식에서, 기준점 영상에 대한 대 상영상의 픽셀크기 변화를 계산해야 하므로 θ는 두 영상의 촬영각도 차이이며, H,f,β는 각각 위성고도, 초점거리, 렌즈 시야 각으로서 두 영상이 동일한 것으로 가 정하였다.
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