스테레오 영상 간 관측 벡터에 기반한 다중 포인트 클라우드 통합

윤완상,김한결,이수암 대한원격탐사학회 2019 大韓遠隔探査學會誌 Vol.35 No.5

In this paper, we present how to create a point cloud for a target area using multiple unmanned aerial vehicle images and to remove the gaps and overlapping points between datasets. For this purpose, first, IBA (Incremental Bundle Adjustment) technique was applied to correct the position and attitude of UAV platform. We generate a point cloud by using MDR (Multi-Dimensional Relaxation) matching technique. Next, we register point clouds based on observation vectors between stereo images by doing this we remove gaps between point clouds which are generated from different stereo pairs. Finally, we applied an occupancy grids based integration algorithm to remove duplicated points to create an integrated point cloud. The experiments were performed using UAV images, and our experiments show that it is possible to remove gaps and duplicate points between point clouds generated from different stereo pairs. 본 연구에서는 여러 장의 무인항공기 영상을 사용하여 대상지역에 대한 포인트 클라우드를 생성하고, 데이터 세트 간 발생하는 이격과 중복점을 제거하는 방안에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 사진 측량 기반의 IBA(Incremental Bundle Adjustment)기법을 적용하여 무인기의 위치/자세를 보정하고 스테레오 페어를 구성했다. 각각의 스테레오 영상으로부터 에피폴라 영상을 생성하고MDR(Multi-Dimensional Relaxation) 정합 기법을 적용하여 포인트 클라우드를 생성하였다. 다음으로 스테레오 영상 간 관측 벡터에 기반한 포인트 클라우드등록을 통해 서로 다른 스테레오 페어로부터 생성된 포인트 클라우드 간 이격을 제거하였다. 마지막으로 점유격자(Occupancy grid) 기반 통합 알고리즘을 적용하여 중복점이 제거된 하나의 포인트 클라우드를 생성하였다. 실험은 무인항공기에서 취득된 연직 촬영 영상을 사용하였으며, 실험을 통해 서로 다른 스테레오 페어로부터생성된 포인트 클라우드 간 이격 및 중복점 제거가 가능함을 확인하였다.

통합기준점을 이용한 KOMPSAT-3A 영상의 정밀센서모델링 가능성 분석

윤완상,박형준,김태정 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.6

In this paper, we analyze the feasibility of establishing a precise sensor model for highresolution satellite imagery using unified control points. For this purpose, we integrated unified control points and the aerial orthoimages from the national land information map (http://map.ngii.go.kr/ ms/map/NlipMap.do) operated by the National Geographic Information Institute (NGII). Then, we collected the image coordinates corresponding to the unified control point’s location in the satellite image. The unified control points were used as observation data for establishing a precise sensor model. For the experiment, we compared the results of precise sensor modeling using GNSS survey data and those using unified control points. Our experimental results showed that it is possible to establish a precise sensor model with around 2 m accuracy when using unified control points. 본 논문에서는 국가기준점 자료를 활용한 고해상도 위성영상의 정밀센서모델 수립 가능성에 대하여 분석하였다. 이를 위해 국토지리정보원에서 운영하는 국토정보맵(http://map.ngii.go.kr/ms/map/NlipMap.do)으로부터 통합기준점 조서와 항공정사영상 자료를 이용하여 위성영상에서 통합기준점에 해당하는 영상좌표를 취득한 뒤, 이를 정밀센서모델 수립을 위한 관측자료로 활용하였다. 통합기준점 자료의 활용 가능성 분석을 위해 본 논문에서는 GNSS 측량을 통해 획득한 기준점을 활용한 정밀센서모델링 결과와 통합기준점만을 활용한 정밀센서모델링 결과를 비교하였다. 실험 결과 통합기준점만을 활용하였을 때 약 2 m의 3차원 위치결정이 가능함을 확인하였다.

Rational Function Model 기반 KOMPSAT-3A 스트립 번들조정

윤완상 ( Wansang Yoon ),김태정 ( Taejung Kim ) 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.3

In this paper, we investigate the feasibility of modelling image strips, instead of individual scenes, that have been acquired from the same orbital pass through the process of bundle adjustments. Under this approach, First, a rational function model (RFM) of the strip image is generated from the RFMs of individual images, such that the entire strip of images can be treated as a single image. Correction parameters are calculated through bundle adjustments between strip images. For the experiment, we used two stereo strips. Each strip image consists of three KOMPSAT-3A scenes. Experimental results show that it was possible to improve the initial model by using the control points located in a specific region of the strip. We showed that absolute orientation with moderate accuracy of 2 m errors were achieved from 12 ground control points for the three-image strips. The test results indicate that bundle adjustment of strip images could be more efficient than bundle adjustments of the individual scenes.

다중 무인항공기 영상에서의 포인트 클라우드 생성에 관한 연구

윤완상(Wansang Yoon),김한결(Han-Gyeol Kim),이수암(Sooahm Rhee),김태정(Taejung Kim) 대한공간정보학회 2019 한국공간정보학회 학술대회 Vol.2019 No.5

랜드마크 코너 추출을 적용한 모바일 카메라 기반 위치결정 기법

이유진,윤완상,이수암 대한원격탐사학회 2023 大韓遠隔探査學會誌 Vol.39 No.6

모바일 기기의 기술 발전과 대중화는 어디서든 사용자의 위치를 확인할 수 있으며 인터넷을 사용할 수있도록 발전되었다. 그러나 실내의 경우 인터넷은 끊김없이 사용할 수 있지만 global positioning system (GPS) 기능은 활용하기 어렵다. 실내 공공장소인 백화점, 박물관, 컨퍼런스장, 학교, 터널 등 GPS가 수신되지 않는 음영지역에서 실시간 위치정보 제공의 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라 최근의 실내 측위 기술은 랜드마크 데이터베이스를 구축하기 위해 light detection and ranging (LiDAR) 장비를 기반으로 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 랜드마크 데이터베이스 구축의 접근성에 초점을 두어 모바일 기기를 기반으로 랜드마크를 촬영한 단일 이미지와 사전에 구축된 랜드마크 데이터베이스 정보를 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 기법을 개발하고자 하였다. 첫 번째로, 랜드마크 데이터베이스를 구축하였다. 랜드마크를 촬영한 모바일 이미지만으로 사용자 위치를 추정하기 위해서는 모바일 이미지에서 랜드마크 검출이 필수적이고, 검출된 랜드마크에서 고정적인 성격을 가진 지점의 지상좌표 취득이 필수적이다. 두 번째 단계에서는 bag of words (BoW) 영상 검색 기술을 적용해 랜드마크 데이터베이스 중 모바일 이미지가 촬영한 랜드마크를 유사한 4위까지 검색하였다. 세 번째 단계에서는 scale invariant feature transform (SIFT) 특징점 추출 기법과 Homography random sample consensus(RANSAC)을 통해 검색된 4개의 후보 랜드마크들 중 가장 유사한 하나의 랜드마크를 선정하였고, 이때 임계값설정을 통해 정합점 수를 기반으로 한 차례 더 필터링을 수행하였다. 네 번째 단계에서는 대응된 랜드마크와모바일 이미지간의 Homography 행렬을 통해 랜드마크 이미지를 모바일 이미지에 투사하여 랜드마크의 영역과 코너(외곽선)점을 검출하였다. 마지막으로, 위치추정 기법을 통해 사용자의 위치를 추정하였다. 해당 기술의 성능을 분석한 결과, 랜드마크 검색 성능은 약 86%로 측정되었다. 위치추정 결과와 사용자의 실제 지상좌표를 비교한 결과, 약 0.56 m의 수평 위치 정확도를 갖는 것이 확인되어 별도의 고가 장비 없이 랜드마크 데이터베이스를 구축하여 모바일 영상으로 사용자 위치 추정이 가능한 것을 확인하였다.

KOMPSAT-3A 영상과 항공정사영상의 영상정합 성공률 향상 방법

신정일,윤완상,박형준,오관영,김태정 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.6

The necessity of automatic precise georeferencing is increasing with the increase applications of high-resolution satellite imagery. One of the methods for collecting ground control points (GCPs) for precise georeferencing is to use chip images obtained by extracting a subset of an image map such as an ortho-aerial image, and can be automated using an image matching technique. In this case, the importance of the image matching success rate is increased due to the limitation of the number of the chip images for the known reference points such as the unified control point. This study aims to propose a method to improve the success rate of image matching between KOMPSAT-3A images and GCP chip images from aerial ortho-images. We performed the image matching with 7 cases of band pair using KOMPSAT-3A panchromatic (PAN), multispectral (MS), pansharpened (PS) imagery and GCP chip images, then compared matching success rates. As a result, about 10-30% of success rate is increased to about 40- 50% when using PS imagery by using PAN and MS imagery. Therefore, using PS imagery for image matching of KOMPSAT-3A images and aerial ortho-images would be helpful to improve the matching success rate. 고해상도 위성영상 활용의 증가와 함께 자동 정밀 기하보정의 필요성이 증가하고 있다. 정밀기하보정을 위한 지상기준점(ground control point, GCP)을 수집하는 방법 중 하나로 항공정사영상과 같은 영상지도의 일부를 추출한 칩(chip) 영상을 이용하는 것을 들 수 있고, 영상 정합 기법을 이용하여 자동화할 수 있다. 이 때 통합기준점과 같이 기존에 측량이 이루어진 지상 기준점을 대상으로 칩 영상을 제작하는 경우 개수의 제한으로 영상 정합 성공률의 중요성이 증가한다. 이 연구의 목적은 KOMPSAT-3A 영상과 항공정사영상 기반 지상기준점 칩 영상 간 정합 성공률을 향상시키기 위한 방법을 제시하는 것이다. 이를 위하여 KOMPSAT-3A 전정색(panchromatic, PAN) 영상, 다중분광(multispectral, MS) 영상, 융합(pansharpening, PS) 영상과 항공정사영상의 각 밴드 조합에 대해 영상 정합을 실시하고 성공률을 비교하였다. 그 결과 주로 사용되고 있는 전정색 영상과 다중분광 영상을 이용할 때 약 10-30%의 영상 정합 성공률이 융합 영상을 이용할 때 약 40-50%로 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 KOMPSAT-3A 위성영상과 항공정사영상의 정합에 있어 융합 영상을 사용하는 것이 정합 성공률을 향상시키는데 도움이 되는 것으로 판단된다.

위성영상의 방사적 특성을 고려한 구름 탐지 방법 개발

서원우,강홍기,윤완상,임평채,이수암,김태정 대한원격탐사학회 2023 大韓遠隔探査學會誌 Vol.39 No.6

Clouds cause many difficult problems in observing land surface phenomena using opticalsatellites, such as national land observation, disaster response, and change detection. In addition, thepresence of clouds affects not only the image processing stage but also the final data quality, so it isnecessary to identify and remove them. Therefore, in this study, we developed a new cloud detectiontechnique that automatically performs a series of processes to search and extract the pixels closest to thespectral pattern of clouds in satellite images, select the optimal threshold, and produce a cloud maskbased on the threshold. The cloud detection technique largely consists of three steps. In the first step, theprocess of converting the Digital Number (DN) unit image into top-of-atmosphere reflectance units wasperformed. In the second step, preprocessing such as Hue-Value-Saturation (HSV) transformation,triangle thresholding, and maximum likelihood classification was applied using the top of the atmospherereflectance image, and the threshold for generating the initial cloud mask was determined for each image. In the third post-processing step, the noise included in the initial cloud mask created was removed andthe cloud boundaries and interior were improved. As experimental data for cloud detection, CAS500-1L2G images acquired in the Korean Peninsula from April to November, which show the diversity ofspatial and seasonal distribution of clouds, were used. To verify the performance of the proposed method,the results generated by a simple thresholding method were compared. As a result of the experiment,compared to the existing method, the proposed method was able to detect clouds more accurately byconsidering the radiometric characteristics of each image through the preprocessing process. In addition,the results showed that the influence of bright objects (panel roofs, concrete roads, sand, etc.) other than cloud objects was minimized. The proposed method showed more than 30% improved results (F1-score)compared to the existing method but showed limitations in certain images containing snow.

자동 GCP 매칭 및 RANSAC을 통한 Ration Function Model 정확도 향상 방안

손종환(Jong-Hwan Son),윤완상(Wansang Yoon),박형준(Hyeongjun Park),김태정(Taejung Kim) 대한공간정보학회 2019 한국공간정보학회 학술대회 Vol.2019 No.5

고해상도 위성영상의 반복 정밀 기하보정

손종환 ( Jong-hwan Son ),윤완상 ( Wansang Yoon ),김태정 ( Taejung Kim ),이수암 ( Sooahm Rhee ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.3

최근 많은 영역에서 고해상도 인공위성의 활용이 증가하고 있다. 안정적으로 유용한 위성영상을 공급하기 위해서는 자동 정밀 기하보정 기술이 필요하다. 일반적으로 위성영상의 기하보정은 정확한 지상좌표와 영상좌표와의 대응점으로 설정된 지상기준점을 이용하여 기하학적인 왜곡을 보정한다. 따라서 자동으로 정밀기하보정을 수행하기 위해서는 높은 품질의 지상기준점을 자동으로 획득하는 것이 핵심이다. 본 논문에서는 처리할 고해상도 위성영상과 지상기준점 칩의 영상 피라미드를 구축하고 영상 피라미드의 각 층에서 위성영상과 지상기준점 칩 간 영상정합, 오정합점 탐지, 정밀 센서모델링을 반복적으로 수행하는 반복 정밀 기하보정 방안을 제시하였다. 해당 알고리즘을 통해 자동으로 높은 품질의 지상 기준점을 자동으로 획득하고 이를 바탕으로 고해상도 위성영상의 기하보정 성능을 향상시키고자 하였다. 제안한 알고리즘의 성능을 분석하기 위해 KOMPSAT-3 및 3A Level 1R 영상 8 Scene을 사용하였으며, 수동으로 추출한 검사점을 이용하여 정확도 분석을 수행한 결과 평균 1.5 pixel, 최대 2 pixel의 정확도의 기하보정 성능을 확인할 수 있었다. Recently, the use of high-resolution satellites is increasing in many areas. In order to supply useful satellite images stably, it is necessary to establish automatic precision geometric correction technic. Geometric correction is the process that corrected geometric errors of satellite imagery based on the GCP (Ground Control Point), which is correspondence point between accurate ground coordinates and image coordinates. Therefore, in the automatic geometric correction process, it is the key to acquire high-quality GCPs automatically. In this paper, we proposed iterative precision geometry correction method. we constructed an image pyramid and repeatedly performed GCP chip matching, outlier detection, and precision sensor modeling in each layer of the image pyramid. Through this method, we were able to acquire high-quality GCPs automatically. we then improved the performance of geometric correction of high-resolution satellite images. To analyze the performance of the proposed method, we used KOMPSAT-3 and 3A Level 1R 8 scenes. As a result of the experiment, the proposed method showed the geometric correction accuracy of 1.5 pixels on average and a maximum of 2 pixels.