[논문]다목적 실용위성2호의 NON-UNIFORMITY CORRECTION 알고리즘

박수영; 송정헌; 이동한; 서두천; 임효숙

다목적 실용위성2호의 NON-UNIFORMITY CORRECTION 알고리즘
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박수영 (Korea Aerospace Research Institute) , 송정헌 (Korea Aerospace Research Institute) , 이동한 (Korea Aerospace Research Institute) , 서두천 (Korea Aerospace Research Institute) , 임효숙 (Korea Aerospace Research Institute)

KOMPSAT-2(K-2) 의 MSC 는 CCD pixel 별 band 별 특성, 감도 및 시간에 따른 변화, CCD Geometry 등에 의해 왜곡 현상이 일어나며 위성 발사 전에 실험실에서의 충분한 실험과 Calibration 작업 을 통해 얻어진 값들을 사용하여 Image Restoration, 상대 복사 보정, 절대 복사 보정 등의 작업들을 거쳐서 왜곡 현상을 보정하게 된다. 그 중 복사 보정에 해당하는 NUC(NonUniformity Correction)은 MSC 각각의 픽셀들이 상이한 특성을 나타내는 것을 균일한 이미지로 보정하는 작업으로 무엇보다 우선시 되는 검보정 작업이다. K-2 NUC table 생성에는 시스템 특성상 몇 가지 사항을 고려 하여 위성에 upload 하는 high frequency NUC(HF NUC)과 지상국에서 처리할 수 있는 low frequency NUC(LF NUC)으로 구분하여 알고리즘을 생성하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 KOMPSAT-2 MSC 의 NUC 보정을 위한 방법을 소개하며 그것에 알맞은 알고리즘을 제안한다. 한 CCD 내에서의 nonuniformity HF NUC 으로 제거 하며 , 각각의 CCD 별 DN 감도를 맞추는 작업은 LF NUC 으로 수행한다.

제안 방법

High frequency NUC(HF NUC)을 수행하기 위 하여 profile 값의 reference로서 smoothing 을 수행 한다.
MSC CCD 의 특성을 정확하게 파악하기 위하여 uniform 한 지역을 촬영하고, 그 지역의 평균 DN(digital number, grey value) 값을 계산한다. MSC 가 lObits 영상으로 0-1023 까지의 DN 값을 가진다.
그러나 NUC parameter 를 결정할 때, 센서 시스템이 전 DN 값에 대하여 linear 하다면 2 개의 데이터만으로도 충분한 NUC 결과를 얻을 수 있지만, 그렇지 않은 경우라면 여러 다양한 DN 값에 해당하는 영상들을 이용하여 NUC 결과를 생성하는 것이 신뢰성 높다. 따라서 본연구에서는 최소 3개 이상의 데이터를 이용하여 LSM 방식으로 NUC parameter를 결정한다.
25 의 범위로 있어야하며, offset 값은 양수이고 5bit 이하의 값을 가져 야한다. 따라서 이 제약사항을 만족하기 위하여 위성에 upload 하는 high frequency NUC(HF NUC)과 지상국에서 처리할 수 있는 low frequency NUC(LF NUC) 으로 구분하여 알고리즘을 생성하였다.
한 CCD 내에서의 nonuniformity HF NUC 으로 제거 하며 , 각각의 CCD 별 DN 감도를 맞추는 작업은 LF NUC 으로 수행한다. 이때 결과의 신뢰도를 높이고, 오류가 있는 데이터의 의존도를 낮추기 위하여 최소 3개 이상의 여러 영상 데이터를 활용하여 LSM 방식으로 parameter 의 최종값을 결정한다.
제안한다. 한 CCD 내에서의 nonuniformity HF NUC 으로 제거 하며 , 각각의 CCD 별 DN 감도를 맞추는 작업은 LF NUC 으로 수행한다. 이때 결과의 신뢰도를 높이고, 오류가 있는 데이터의 의존도를 낮추기 위하여 최소 3개 이상의 여러 영상 데이터를 활용하여 LSM 방식으로 parameter 의 최종값을 결정한다.

이론/모형

NUC 알고리즘은 2-point 알고리즘을 기본으로 하되, 결과의 신뢰성을 높이기 위하여 여러 데이터를 이용하여 최확값을 얻는 LSM(Least Square Methods)을 이용하였다. NUC 과정은 다음과 같이 크게 4 단계를 거친다.

성능/효과

그러나 K-2 NUC table 생성에는 시스템 특성상 몇 가지 고려사항이 있다. 첫째, MSC 안에 저장될 NUC 의 gain 값은 1 에서 1.25 의 범위로 있어야하며, offset 값은 양수이고 5bit 이하의 값을 가져 야한다. 따라서 이 제약사항을 만족하기 위하여 위성에 upload 하는 high frequency NUC(HF NUC)과 지상국에서 처리할 수 있는 low frequency NUC(LF NUC) 으로 구분하여 알고리즘을 생성하였다.

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