KR20170014167A

KR20170014167A - 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20170014167A
Application number: KR1020150107053A
Authority: KR
Inventors: 정형섭; 이원진
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-08
Also published as: KR101712084B1

Abstract

본 발명은 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 영상에 대하여 보다 양질의 레이더 영상을 획득할 수 있는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 비행방향 위상차 계산부, 상기 위성레이더 간섭도를 이용하여 제작된 MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도를 이용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 필터링된 MAI 간섭도 획득부, 상기 비행방향에 대한 미분값과 상기 필터링된 MAI 간섭도를 기반으로, 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 생성하는 모델 생성부, 상기 생성된 모델을 기반으로, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 적분하여 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 적분된 MAI 간섭도 획득부, 및 상기 위성레이더 간섭도에서 상기 적분된 MAI 간섭도를 제거하여 보정된 위성레이더 간섭도를 획득하는 보정 위성레이더 간섭도 획득부를 포함할 수 있다.

Description

멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치 {Method and Apparatus for Correcting Ionospheric Distortion based on multiple aperture interferometry}

본 발명은 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 영상에 대하여 보다 양질의 레이더 영상을 획득할 수 있는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

근래에 개발된 위성레이더 간섭기법(Interferometric Synthetic Aperture Radar; InSAR)은 2차원적으로 수 십 km² 이상의 넓은 지역에서 수 cm 내지 수 mm 정도의 측정 민감도를 지니며 지표변위를 관측하는데 성공적으로 이용되어 왔다.

과거 15년 동안 레이더 간섭기법은 지진, 화산, 빙하, 산사태, 지하수 펌핑, 매립지 침하, 폐광산침하 등에 활용되어 왔다. 이러한 레이더 간섭기법에 의하여 생성되는 데이터를 레이더 간섭도라고 하는데 이로부터 안테나의 관측 방향(line-of-sight; LOS)으로 정밀지표변위를 관측할 수 있다.

그러나 이러한 기술은 단지 관측방향으로의 1차원 지표변위만을 관측할 수 있기 때문에 지진활동, 화산분출, 산사태, 빙하이동 등에 있어 지표변위의 메카니즘을 입체적으로 분석하는데 한계가 있었다. 이에 많은 연구자들은 이러한 단점을 극복하기 위해 2차원 또는 3차원의 지표변위를 관측하기 위한 연구를 활발히 진행되어 왔다.

그 예로, 종래에는 경로(path)가 다른 여러 장의 영상으로부터 레이더 간섭기법을 이용하여 ground range 방향과 지표 수직 방향의 지표변위를 결정하는 방법이 제안된 바 있으나, 이는 비행방향으로의 지표변위를 관측할 수 없는 단점이 있다. 또한, 3차원 지표변위를 관측하기 위해 두 영상 또는 여러 영상 간의 상관계수를 이용하는 방법이 제안된 바 있으나, 이는 측정된 지표변위의 정밀도가 매우 낮아 수십 cm 이상의 지표변위에만 적용될 수 있는 단점이 있다.

한편, 최근 개발된 비행방향으로의 지표변위 관측정밀도를 향상시키는 MAI(multiple aperture interferometry) 기법은 split-beam InSAR 처리를 통하여 forward-looking 간섭도와 backward-looking 간섭도를 제작하고, 이 두 개의 간섭도로부터 MAI 간섭도를 생성한다. 이 방법은 상관계수를 이용하는 방법에 비해 정밀도가 매우 높으며, ERS SAR 위성 영상을 이용할 경우, 0.6의 긴밀도(coherence)에서 약 8 cm의 정밀도로 비행방향의 지표변위를 관측할 수 있고, 또한, ALOS PALSAR 위성 영상을 이용할 경우, 3차원 지표변위를 동쪽과 수직 방향으로 각각 약 2 cm의 정밀도로, 북쪽 방향으로 약 4 cm 이하의 정밀도로 관측할 수 있는 것으로 알려져 있다.

이에 한국등록특허 제10-1111689호 "3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치"에서는 위성레이더 간섭도와 MAI 간섭도를 이용하여 시선방향 지표변위와 비행방향 지표변위를 추출하고 이들 지표변위로부터 3차원 지표변위를 정밀하게 추출하는 기술을 제시한다.

하지만, 상기 선행기술은 위성레이더 간섭도를 이용하여 정밀한 지표변위를 관측할 수 있다는 장점은 있지만, 때에 따라 위성레이더 간섭도가 이온층의 변화에 의해 줄무늬 효과 등과 같은 심각한 왜곡을 지닐 수 있다는 단점이 있다. 즉, 상기 선행기술은 MAI 자료를 제작하는 단계에서 플랫어스 위상과 고도 위상을 제거하고 정합오차에 의해 발생하는 잔여위상을 제거하여 정밀도를 높이고자 하는 노력을 제안하였지만, 이온층의 변화에 의한 왜곡 효과를 근본적으로 해결하지는 못하고 있다.

이러한 위성레이더 간섭도에 나타나는 왜곡은 보정되어야 하지만, 현재까지는 정밀도 문제 때문에 이온층 왜곡을 효율적으로 제거할 수 있는 기법이 개발되지 못했다. 이에 따라 위성레이더 간섭도에 나타나는 이온층 왜곡 현상을 보정하면서 정밀도를 만족할 수 있는 기술이 요구된다.

한국등록특허 제10-1111689호 (등록일: 2015.02.02)

본 발명은 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 바다, 호수 등 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 영상에 대하여 보다 양질의 레이더 영상을 획득할 수 있도록 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 기법을 보완하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위성레이더 간섭도의 질을 높일 수 있는 원천기술로서, 위성레이더 간섭도를 이용할 수 있는 지표변위 관측, 산사태 관측, 수목 고도 관측, 지반 침하 관측 등 다양한 환경 및 재해 관측 분야에 적용 가능한 기술을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위성 궤도 오차와 이온층 위상 왜곡에 의한 오차 성분을 동시에 계산함으로써 보다 정확성 및 활용성이 높은 레이더 영상을 획득하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 적분 상수를 결정하는 과정에서, 시야방향과 비행방향을 동시에 고려함으로써 비행방향 인접 픽셀에 대하여 불연속성이 나타날 수 있는 단점을 보완하려는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 비행방향 위상차 계산부, 상기 위성레이더 간섭도를 이용하여 제작된 MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도를 이용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 필터링된 MAI 간섭도 획득부, 상기 비행방향에 대한 미분값과 상기 필터링된 MAI 간섭도를 기반으로, 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 생성하는 모델 생성부, 상기 생성된 모델을 기반으로, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 적분하여 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 적분된 MAI 간섭도 획득부, 및 상기 위성레이더 간섭도에서 상기 적분된 MAI 간섭도를 제거하여 보정된 위성레이더 간섭도를 획득하는 보정 위성레이더 간섭도 획득부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 적분된 MAI 간섭도 획득부는 상기 적분된 MAI 간섭도에 포함된 적분상수를 다중회귀방정식을 기반으로 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 고려하여 추정하며, 상기 적분상수를 통하여 상기 필터링된 MAI 간섭도의 잡음으로 인한 방위 방향의 적분 오차를 감소시키고, 상기 위성레이더 간섭도의 궤도 왜곡 위상을 제거할 수 있으며, 상기 적분된 MAI 간섭도를 통해 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 이온 왜곡 위상의 값과 궤도 왜곡 위상의 값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 상기 모델 생성부는 2차 다항식 모델을 이용하여 상기 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 상기 모델을 생성할 수 있으며, 상기 이온왜곡 위상 및 상기 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 상기 위성레이더 간섭도와 상기 필터링된 MAI 간섭도 각각에 대하여 생성할 수 있다. 또한, 상기 비행방향 위상차 계산부는 상기 SAR 영상에서 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 이용하여 상기 비행방향에 따른 상기 위성레이더 간섭도의 위상 차이를 계산할 수 있다.

또한, 상기 필터링된 MAI 간섭도 획득부는 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상과 대기 왜곡 위상, 및 상기 MAI 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상을 마스킹(masking)하여 제거할 수 있으며, 상기 MAI 간섭도에서 긴밀도(coherence)가 낮은 지역 또는 국지적으로 변위가 큰 지역을 마스킹(masking)한 후 방향 필터(directional filter)를 적용함으로써 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득할 수 있다.

또한, 상기 필터링된 MAI 간섭도 획득부는 상기 위성레이더 간섭도의 전방관측 레이더 간섭도와 후방관측 레이더 간섭도의 위상차를 이용하여 제작된 상기 MAI 간섭도를 이용할 수 있으며, 또한, SAR 센서가 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 전방에서 관측된 횟수만을 압축하여 전방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 전방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 제작된 전방관측 레이더 간섭도와 상기 SAR 센서가 상기 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 상기 빔의 중심의 후방에서 관측된 횟수만을 압축하여 후방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 후방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 제작된 후방관측 레이더 간섭도를 기반으로 제작된 상기 MAI 간섭도를 이용할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법은 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 단계, 상기 위성레이더 간섭도를 이용하여 제작된 MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도를 이용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계, 상기 비행방향에 대한 미분값과 상기 필터링된 MAI 간섭도를 기반으로, 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 생성하는 단계, 상기 생성된 모델을 기반으로, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 적분하여 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 단계, 및 상기 위성레이더 간섭도에서 상기 적분된 MAI 간섭도를 제거하여 보정된 위성레이더 간섭도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는 상기 적분된 MAI 간섭도에 포함된 적분상수를 다중회귀방정식을 기반으로 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 고려하여 추정하는 단계를 포함하고, 상기 적분상수를 통하여 상기 필터링된 MAI 간섭도의 잡음으로 인한 방위 방향의 적분 오차를 감소시키고, 상기 위성레이더 간섭도의 궤도 왜곡 위상을 제거할 수 있다. 또한, 상기 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는 상기 적분된 MAI 간섭도를 통해 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 이온 왜곡 위상의 값과 궤도 왜곡 위상의 값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 모델을 생성하는 단계는 2차 다항식 모델을 이용하여 상기 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 상기 모델을 생성할 수 있으며, 상기 이온왜곡 위상 및 상기 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 상기 위성레이더 간섭도와 상기 필터링된 MAI 간섭도 각각에 대하여 생성할 수 있다. 또한, 상기 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 단계는 상기 SAR 영상에서 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 이용하여 상기 비행방향에 따른 상기 위성레이더 간섭도의 위상 차이를 계산할 수 있다.

또한, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상과 대기 왜곡 위상, 및 상기 MAI 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상을 마스킹(masking)하여 제거할 수 있으며, 상기 MAI 간섭도에서 긴밀도(coherence)가 낮은 지역 또는 국지적으로 변위가 큰 지역을 마스킹(masking)한 후 방향 필터(directional filter)를 적용함으로써 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득할 수 있다.

또한, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는 상기 위성레이더 간섭도의 전방관측 레이더 간섭도와 후방관측 레이더 간섭도의 위상차를 이용하여 제작된 상기 MAI 간섭도를 이용할 수 있다. 이를 위하여, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는 SAR 센서가 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 전방에서 관측된 횟수만을 압축하여 전방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 전방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 전방관측 레이더 간섭도를 제작하는 단계, 상기 SAR 센서가 상기 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 상기 빔의 중심의 후방에서 관측된 횟수만을 압축하여 후방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 후방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 후방관측 레이더 간섭도를 제작하는 단계, 및 상기 전방관측 레이더 간섭도와 상기 후방관측 레이더 간섭도를 이용하여 상기 MAI 간섭도를 제작하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 바다, 호수 등 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 영상에 대하여 보다 양질의 레이더 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 위성레이더 간섭도의 질을 높일 수 있는 원천기술로서, 위성레이더 간섭도를 이용할 수 있는 지표변위 관측, 산사태 관측, 수목고도 관측, 지반침하 관측 등 다양한 환경 및 재해 관측 분야에 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 위성 궤도 오차와 이온층 위상 왜곡에 의한 오차 성분을 동시에 계산하여 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 기법을 보완함으로써 보다 정확성 및 활용성이 높은 레이더 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 적분 상수를 결정하는 과정에서, 시야방향과 비행방향을 동시에 고려함으로써 비행방향 인접 픽셀에 대하여 불연속성이 나타날 수 있는 단점을 보완할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 위성 궤도 오차 및 이온층 왜곡 오차를 포함한 모델을 정립하여 오차를 감소시키고, 방향 필터를 이용함으로써 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함한 영상에서도 이온층 왜곡 보정이 가능하도록 함에 따라, 획득된 영상 내의 보다 다양한 지역에 대하여 이온왜곡 보정이 적용 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 양질의 레이더 간섭도를 획득함으로써 더 정밀한 지표변위 관측, 지반침하 관측 등에 사용할 수 있으며, 특히 시계열 지표변위를 계산하는 경우 레이더 간섭도에 따라 그 결과가 달라지므로 개발된 원천기술을 바탕으로 다양한 분야에 적용될 수 있는 효과가 있다.

우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 인공위성에 레이더 센서를 탑재하여 위성레이더 영상을 얻기 위한 많은 노력이 진행중이며, 향 후 장파장대역 레이더 센서를 탑재한 많은 위성이 발사될 예정이다. 하지만 장파장 대역의 레이더 영상 시스템의 경우 이온층에 의한 오차가 매우 크기 때문에 이를 해결하기 위한 방법이 필요하다. 이에 본 발명은 상기의 문제를 해결할 수 있는 기술로, 장파장 대역의 레이더 영상의 활용성을 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 위성레이더에서 이온층에 의한 오차를 줄일 수 있는 기술로, 국가 위성산업의 확대 및 관련 기업들의 활성화에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 ALOS PALSAR의 자료 획득 지역 및 긴밀도(Coherence) 지도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 위성레이더 간섭도, MAI 간섭도, 및 필터링된 MAI 간섭도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 InSAR의 비행방향 미분 영상, 이온층 왜곡 위상과 궤도 왜곡 위상이 포함된 영상, 및 2차 다항식 모델을 이용한 궤도 왜곡 위상 영상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 위성레이더 간섭도(InSAR)의 인터페로그램 영상, 및 궤도 왜곡 위상만 보정하여 생성된 InSAR의 인터페로그램 영상을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온층에 의한 위상 오차의 보정 효과 분석을 위한 비행방향으로의 프로파일 값 분포를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.

레이더 간섭도는 대기 오차, 위성 궤도 오차, 처리 오차 등 다양한 오차를 포함하고 있으며, 특히 이온층에 의한 위상 지연 오차는 파장과 비례 관계에 있기 때문에 장파장을 사용하는 경우에는 상기와 같은 오차들의 보정이 필수적으로 요구된다.

그런데, 기존에 멀티간섭기법(MAI, multiple aperture interferometry) 기반의 이온층 위상 오차 보정 기법 중 레이더 간섭도와 MAI 간섭도 간의 선형 관계를 이용한 보정 기법은 위상 궤도에 의한 오차를 고려하고 있지 않기 때문에 위성 궤도에 의한 오차가 없을 경우에만 적용되는 문제가 있으며, 또한 MAI 간섭도에 간섭도 생성이 불가능한 호수, 바다 등과 같은 넓은 지역이 포함된 경우에는 레이더 간섭도의 보정이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있다.

이에 본 발명은 위상 궤도 오차가 고려된 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치를 제공하며, 보다 자세하게는 위성 궤도 오차와 이온층 위상 왜곡에 의한 오차 성분을 동시에 계산하고, 바다, 호수 등 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 영상에 대해 방향 필터를 적용함으로써, 보다 정확성이 향상된 양질의 레이더 간섭도를 획득할 수 있는 기술을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치의 개략적인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치(100)는 위성레이더 간섭도 제작부(110), MAI 간섭도 제작부(120), 비행방향에 대한 미분값 계산부(130), 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140), 모델 생성부(150), 오차 계산부(160) 및 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)를 포함할 수 있으며, 이때, 위성레이더 간섭도 제작부(110)는 전방관측 레이더 간섭도 제작부(111) 및 후방관측 레이더 간섭도 제작부(112)를 포함할 수 있다. 각 구성을 살펴보면 다음과 같다.

위성레이더 간섭도(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR) 제작부(110)는 전방관측 레이더 간섭도 제작부(111) 및 후방관측 레이더 간섭도 제작부(112)를 포함한다.

SAR (Synthetic Aperture Radar) 영상은 센서에서 마이크로파를 쏘고 받아 한 목표물을 수천 번 촬영하고 이를 압축하여 제작된 고해상 레이더 영상이다. SAR 영상은 크기(magnitude)와 위상(phase)을 지니는 복소수로 이루어져 있으며, 크기는 지표의 반사도를 의미하고 위상은 사인(sine)이나 코사인(cosine) 곡선의 한 주기로 표현되는 것을 의미한다. 위성레이더 간섭도는 이러한 SAR 영상을 두 번 관측하여 SAR 영상의 위상차로부터 제작된 데이터이며, 이러한 위성레이더 간섭도의 제작 방법은 본 발명이 속한 분야에서 잘 알려진 기술이므로, 이하 생략하기로 한다.

전방관측(Forward-looking) 레이더 간섭도 제작부(111)는 SAR 센서가 한 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 전방에서 관측된 횟수만을 압축하여 전방관측 SAR 영상을 제작하고, 이러한 전방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차(phase difference)로부터 전방관측 레이더 간섭도를 제작한다.

후방관측(Backward-looking) 레이더 간섭도 제작부(112)는 상기 전방관측 레이더 간섭도의 제작과 같은 방식으로 제작되며, 다만 SAR 센서가 한 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 후방에서 관측된 횟수만을 압축하여 후방관측 SAR 영상을 제작하고, 이러한 후방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차(phase difference)로부터 후방관측 레이더 간섭도를 제작한다.

MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도 제작부(120)는 전방관측 레이더 간섭도 제작부(111)에서 제작된 전방관측 레이더 간섭도와 후방관측 레이더 간섭도 제작부(1120)에서 제작된 후방관측 레이더 간섭도의 위상차를 계산하여 MAI 간섭도를 제작한다. 상기 MAI 간섭도는 비행방향으로의 지표변위 또는 물체의 속도를 관측하는데 사용하며, MAI 간섭도의 제작 방법은 공지기술인 한국등록특허 제10-1111689호에 더 자세히 기재되어 있으므로 이를 참조하도록 하고, 이하 설명은 생략하기로 한다.

필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 MAI 간섭도 제작부(120)에서 제작된 MAI 간섭도에서 긴밀도(coherence)가 낮은 지역 혹은 국지적으로 변위가 큰 지역(예를 들어 바다, 강, 호수 등)을 마스킹(masking)한 후 방향 필터(directional filter)를 적용함으로써 필터링된 MAI 간섭도를 획득한다. 즉, 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 마스킹된 MAI 간섭도에 방향 필터를 적용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득한다. 이때, 방향 필터는 MAI 간섭도에서 대각선 방향(혹은 수직, 수평 방향 등)으로 특정한 패턴이 보일 경우, range(가로 방향)의 픽셀을 길게 잡고, azimuth(세로 방향)의 픽셀을 짧게 잡아(즉, 직사각형 모양으로 픽셀을 잡아) 보간(Interpolation)을 수행하는 것, 즉 패턴을 유지하면서 보간을 수행하는 것을 의미한다.

필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는, MAI 간섭도에서 바다, 호수 등 Null 값이 비어 있어 간섭도 생성이 불가능한 지역에 대해 방향필터를 적용함으로써, 상기 간섭도 생성이 불가능한 지역에 대해서도 다른 지역과 마찬가지로 패턴 값을 생성할 수 있다. 또한, 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 MAI 간섭도에 방향필터를 적용함으로써 각종 노이즈가 줄어든 필터링된 MAI 간섭도를 획득할 수 있다.

다시 말해, 본 발명은 MAI 간섭도에 방향 필터를 적용함으로써, 종래에 국지적으로 큰 값이 포함되거나 혹은 넓은 지역에 대해 긴밀도가 낮은 지역, 바다, 호수 등 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 MAI 간섭도에 대하여 이온층 왜곡 보정을 수행할 수 있는 특징이 있다.

한편, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 제작하기 이전에 본 발명에서는 일예로 다음과 같은 가정이 있을 수 있다.

즉, 앞서 말한 바와 같이 레이더 간섭도에는 다양한 오차(혹은 왜곡)가 포함되어 있는데, 본 발명은, 위상 궤도 오차가 고려된 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치(100)를 제공하기 위하여, 일예로 위성 궤도 오차를 고려하여 다음과 같은 가정을 수행한다.

위성레이더 간섭도 제작부(110)에서 제작된 위성레이더 간섭도는 하기 식 1과 같이 표현할 수 있으며, MAI 간섭도 제작부(120)에서 제작된 MAI 간섭도는 하기 식 2와 같이 표현할 수 있다.

[식 1]

[식 2]

이때, 식 1의 경우, 위성레이더 간섭도(InSAR)의 위상(

)은 위성레이더 간섭도에서 이온층(ION)에 의한 왜곡 위상(

), 궤도 오차(ORB)에 의한 왜곡 위상(

), 지표변위(DEFOR)에 의한 왜곡 위상(

), 대기(TRO)에 의한 왜곡 위상(

)의 합으로 표현할 수 있다.

그리고 식 2의 경우, MAI 간섭도의 위상(

)은 MAI 간섭도에서 이온층(ION)에 의한 왜곡 위상(

), 궤도 오차 (ORB)에 의한 왜곡 위상(

), 지표변위(DEFOR)에 의한 왜곡 위상(

)의 합으로 표현할 수 있다.

이 때, 본 발명의 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 위성레이더 간섭도에서 지표변위(DEFOR)에 의한 왜곡 성분과 대기(TRO)에 의한 왜곡 성분, 및 MAI 간섭도에서 지표변위(DEFOR)에 의한 왜곡 성분을 노이즈(noise) 성분으로 간주할 수 있다. 또한, 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 상기와 같이 국지적으로 발생하는 노이즈 성분들을 마스킹((masking)을 통해 MAI 간섭도에서 제거할 수 있다. 이 후 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 마스킹된 MAI 간섭도에 방향 필터를 적용하여 보간(interpolation)을 수행함으로써 필터링된 MAI 간섭도를 획득할 수 있다.

비행방향 위상차 계산부(130)는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에서 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산한다. 즉, 비행방향 위상차 계산부(130)는 비행방향에 따른 위성레이더 간섭도의 위상 차이(

)를 계산하며, 이는 식 22와 같이 정의된다.

[식 22]

여기서, (x, r)은 SAR 영상 좌표계에서의 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향의 위치를 의미한다.

다음으로, 모델 생성부(150)는 이온층에 의한 왜곡 성분과 궤도 오차에 의한 왜곡 성분을 동시에 계산할 수 있는 모델을 생성한다. 즉 모델 생성부(150)는 위성레이더 간섭도와 필터링된 MAI 간섭도 간에 모델 파라미터를 결정할 수 있으며, 이때 궤도 오차에 의한 왜곡을 고려하여 모델 파라미터 값을 계산할 수 있다. 또한, 모델 생성부(150)는 비행방향 위상차 계산부(130)에서 계산된 비행방향에 따른 위성레이더 간섭도의 위상 차이 값과 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)에서 획득한 필터링된 MAI 간섭도를 이용하여 모델 파라미터를 결정할 수 있다. 보다 자세한 설명은 다음과 같다.

우선, 위성레이더 간섭도와 필터링된 MAI 간섭도 각각에 나타나는 이온층에 의한 왜곡 성분은, 하기 식 3과 하기 식 4와 같이, 저주파 성분과 고주파 성분으로 나뉠 수 있다.

[식 3]

[식 4]

이때, 식 3에서

와

각각은 위성레이더 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상(

)의 저주파 성분과 고주파 성분을 의미하며, 식 4에서

와

는 필터링된 MAI 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상(

)의 저주파 성분과 고주파 성분을 의미한다.

이때, 식 1과 식 3에서 위성레이더 간섭도의 궤도 오차에 의한 왜곡 성분과 이온층에 의한 왜곡 위상의 저주파 성분은 동시에 저주파 형태로 나타나고, 공간적으로 비슷한 패턴 형태를 지니며 시간적으로 랜덤한 신호이기 때문에 분리할 수 없다. 따라서 본원발명의 모델 생성부(150)는 상기 두가지 성분(즉, 위성레이더 간섭도의 궤도 오차에 의한 왜곡 성분과 이온층에 의한 왜곡 위상의 저주파 성분)을 동시에 계산할 수 있는 모델을 생성하며, 이는 2차 다항식 모델을 이용하여 생성될 수 있다. 즉, 상기 두가지 성분을 동시에 모델링할 수 있도록 위성레이더 간섭도와 필터링된 MAI 간섭도 각각에 적용된 2차원 다항식 모델은 하기 식 5 및 식 6과 같다.

[식 5]

상기 식 5는 위성레이더 간섭도의 궤도 오차에 의한 왜곡 성분과 이온층에 의한 왜곡 위상의 저주파 성분을 동시에 고려한 모델로서, 여기서, a₀, a_1,…,a₆은 모델 파라미터이며, h(x, r)은 (x, r)영상 위치에서의 높이 값을 의미한다. 이때, h(x, r)에는 비행방향 위상차 계산부(130)에서 계산된 비행방향에 따른 위성레이더 간섭도의 위상 차이가 고려되었으며, 본 발명은 h(x, r)를 이용함으로써 지표 높이에 따른 대기 효과를 감소시킬 수 있는 특징이 있다.

[식 6]

상기 식 6은 필터링된 MAI 간섭도의 궤도 오차에 의한 왜곡 성분과 이온층에 의한 왜곡 위상의 저주파 성분을 동시에 고려한 모델로서, 여기서, b₀, b_1,…,b₃은 모델 파라미터이며, h(x, r)은 (x, r)영상 위치에서의 높이 값을 의미하며, 상기 h(x, r)은 forward-looking과 backward-looking 인터페로그램(interferogram)의 정합 차이로 인한 오차를 감소시킬 수 있는 특징이 있다.

다음으로, 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 필터링된 MAI 간섭도를 적분함으로써 적분된 MAI 간섭도를 획득하며, 이때, 적분된 MAI 간섭도로부터 위성레이더 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상 값과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상 값을 계산할 수 있다. 이하에서는 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)에 의한 계산 과정을 후술한다.

먼저 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 하기 식 7을 하기 식 8로 변형한다.

[식 7]

상기 식 7은 위성레이더 간섭도(InSAR)에서 이온층에 의한 오차가 발생했을 경우, 비행방향에 대한 미분값(

)이 비행방향의 변위(

)와 선형 관계가 있음을 나타낸 것으로서, 여기서

는 위성레이더의 파장을 나타내고,

는 위성레이더 시스템과 촬영 기하에 따라 달라지는 파라미터를 나타내며, 비행방향의 변위(

)는 필터링된 MAI 간섭도의 위상 값으로부터 계산이 가능하다. 이에 따라 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 식 7을 식 8과 같이 변형할 수 있다.

[식 8]

이때, 이온층에 의한 왜곡량은 저주파 성분과 고주파 성분으로 나눌 수 있으므로, 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 식 8을 식 9와 같이 변형할 수 있다.

[식 9]

다음으로 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 식 1 내지 식 4를 이용하여 식 9를 식 10과 같이 변형할 수 있다.

[식10]

이때, 식 1에서 위성레이더 간섭도의 지표변위에 의한 왜곡 위상과 대기에 의한 왜곡 위상, 및 식 2에서 MAI 간섭도의 지표변위에 의한 왜곡 위상은 이온층 왜곡에 비해 작은 노이즈(noise)이고 마스킹(masking)을 통해 삭제가 가능하므로, 식 10에서는 고려하지 않았다.

다음으로 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 식 5와 식 6을 식 10에 대입함으로써 식 11을 도출할 수 있다.

[식 11]

그리고 식 11을 간단히 정리하면 식 12 및 식 13과 같다.

[식 12]

[식 13]

여기서,

는 모델 파라미터를 나타내며, 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 식 12 및 식 13에서 필터링된 MAI 간섭도를 적분함으로써 획득한 적분된 MAI 간섭도로부터 위성레이더 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상 값과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상 값을 계산할 수 있다. 적분된 MAI 간섭도는 식 12와 식 13을 식 14와 같이 변형함으로써 획득할 수 있다.

[식 14]

이때, 식 13에서 모델 파라미터는 다항식 추정을 통하여 계산할 수 있으며, 상기 추정된 모델 파라미터를 이용하여 식 14를 풀면, 위성레이더 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상 값과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상 값이 식 15와 같이 표현될 수 있다.

[식 15]

여기서, C(x, r)은 적분상수를 의미하며, 이는 궤도 오차에 의한 왜곡 성분을 포함하고 있다. 그리고 상기 적분상수는 식 16과 같이 정의될 수 있다.

[식 16]

여기서 C₀, C_{1, …,}C₄는 모델 파라미터를 나타내며, C₀와 C₁은 거리(range) 위치 변화에 따른 함수를 나타낸다. 그리고, 상기 C₀와 C₁은 필터링된 MAI 간섭도의 잡음으로 인해 발생하는 방위(azimuth) 방향의 적분 오차를 감소시키는데 사용되며, 그 외 다른 모델 파라미터들(C₂, C₃, C₄)은 위성레이더 간섭도의 궤도 오차를 제거하는데 사용된다. 이러한 본 발명은 기존 방법과는 달리 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향의 위치를 모두 고려하고 있음을 알 수 있다.

더 자세하게는, 기존 방법의 경우에는 거리 위치에 따른 적분상수를 MAI 간섭도와 위성레이더 간섭도 사이의 차이 평균값으로부터 추정하기 때문에, 방위 방향의 인접한 픽셀 사이에 상관성 차이가 클 경우 불연속점이 발생하는 문제가 있었다. 반면 본 발명은, 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)에서 결정되는 적분상수를 다중회귀방정식을 기반으로 방위 방향과 거리 방향의 위치를 둘 다 고려하여 추정함으로써, 불연속점을 갖지 않는 적분상수를 추정하는 것이 가능한 특징이 있다.

다음으로, 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에서 제작된 위성레이더 간섭도에서 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)를 통하여 획득한 적분된 MAI 간섭도(즉, 위성레이더 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상 값과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상 값을 포함하는 적분된 MAI 간섭도)를 제거함으로써 보정 위성레이더 간섭도를 획득한다. 이하 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)는 다음과 같은 과정을 통해 보정 위성레이더 간섭도를 획득할 수 있다.

자세히 살펴보면, 일예로, 만약에 위성레이더 간섭도의 크기가 방위 방향으로 N 픽셀, 거리 방향의 위치로 M 픽셀일 경우에는 전체적으로 C₀(a), …, C₀(M), C₁(1), …, C₁(M), C₂, C₃, C₄와 같이 2M+3개의 모델 파라미터의 추정이 필요하게 된다. 이때 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)는 다중회귀방정식을 사용하기 위하여 식 17과 같이 매트릭스를 구성할 수 있다.

[식 17]

여기서 A는 (M·N)×(2M+3)으로서 식 18과 같이 계획 행렬로 정의할 수 있고, c는 식 19와 같이 (2M+3) 벡터 파라미터로 정의할 수 있으며, 또한

는 (M·N)의 벡터로서 식 20과 같이 정의할 수 있다.

[식 18]

[식 19]

[식 20]

여기서,

은

이고,

는

가 된다.

이에 따라, 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)는 보정 위성레이더 간섭도를 식 21과 같이 정의할 수 있다.

[식 21]

즉, 식 21에 의하면, 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)는, 위성레이더 간섭도 제작부(110)를 통하여 제작된 위성레이더 간섭도(

)에서 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)를 통하여 획득한 적분된 MAI 간섭도(

)를 제거함으로써, 위성레이더 간섭도에서 이온층에 의한 왜곡 위상 값과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상 값이 보정된 보정 위성레이더 간섭도(

)를 획득할 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치(100)는 다음과 같은 장점을 가진다. 첫째, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 위성 궤도 오차 성분과 이온층 위상 왜곡에 의한 오차 성분을 동시에 계산함으로써 기존 기법 적용 시 발생하는 위성 궤도에 의한 위상 오차를 제거할 수 있어 보다 양질의 레이더 영상을 획득할 수 있다. 둘째, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 국지적으로 발생하는 비행방향 변위를 마스킹하거나, 혹은 간섭도 생성이 낮은 넓은 지역, 호수, 바다 등 간섭도 생성이 불가능한 지역에 대하여 방향 필터를 적용하는 과정을 수행함으로써, 더욱 다양한 지역에 대하여 기법 적용이 가능한 특징이 있다. 마지막으로, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 다중회귀방정식을 기반으로 방위 방향과 거리 방향의 위치를 둘 다 고려함으로써 불연속점을 갖지 않는 적분상수를 추정하므로, 이를 통해 비행방향 인접 픽셀에 대하여 나타날 수 있는 불연속성을 해결할 수 있는 특징이 있다.

이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본 발명의 동작 흐름도를 간단히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법에 대한 동작 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치(100)는 먼저, 비행방향 위상차 계산부(130)에 의하여, SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산한다(S210).

이때, 단계S210에서 위성레이더 간섭도는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에 의하여 제작될 수 있으며, 위성레이더 간섭도 제작부(110)는 전방관측 레이더 간섭도 제작부(111)를 통해 전방관측 레이더 간섭도를 제작하고, 후방관측 레이더 간섭도 제작부(112)를 통해 후방관측 레이더 간섭도를 제작할 수 있다.

이에 따라, 전방관측 레이더 간섭도 제작부(111)는 SAR 센서가 한 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 전방에서 관측된 횟수만을 압축하여 전방관측 SAR 영상을 제작하고, 이러한 전방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차(phase difference)로부터 전방관측 레이더 간섭도를 제작하며, 후방관측 레이더 간섭도 제작부(112)는 상기 전방관측 레이더 간섭도의 제작과 같은 방식으로 제작되며, 다만 SAR 센서가 한 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 후방에서 관측된 횟수만을 압축하여 후방관측 SAR 영상을 제작하고, 이러한 후방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차(phase difference)로부터 후방관측 레이더 간섭도를 제작한다.

이 후, 비행방향 위상차 계산부(130)는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에서 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산한다. 즉, 단계S210에서 비행방향 위상차 계산부(130)는 비행방향에 따른 위성레이더 간섭도의 위상 차이를 계산하며, 이때, 상기 SAR 영상에서 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 이용하여 상기 비행방향에 따른 상기 위성레이더 간섭도의 위상 차이를 계산할 수 있다. 보다 자세한 설명은 도 1의 설명을 참조하기로 한다.

다음으로, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 필터링된 MIA 간섭도 획득부(140)를 통해, 상기 위성레이더 간섭도를 이용하여 제작된 MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도를 이용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득한다(S220).

이때, 단계S220에서 MIA 간섭도는 MIA 간섭도 제작부(120)에 의하여 제작될 수 있으며, MAI 간섭도 제작부(120)는 전방관측 레이더 간섭도 제작부(111)에서 제작된 전방관측 레이더 간섭도와 후방관측 레이더 간섭도 제작부(1120)에서 제작된 후방관측 레이더 간섭도의 위상차를 계산하여 MAI 간섭도를 제작한다. 상기 MAI 간섭도는 비행방향으로의 지표변위 또는 물체의 속도를 관측하는데 사용하며, MAI 간섭도의 제작 방법은 공지기술인 한국등록특허 제10-1111689호에 더 자세히 기재되어 있으므로 이를 참조하도록 하고, 이하 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 단계S220에서, 필터링된 MIA 간섭도 획득부(140)는 상기 MAI 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상과 대기 왜곡 위상을 마스킹(masking)하여 제거할 수 있다.

또한, 단계S220에서, 필터링된 MIA 간섭도 획득부(140)는 상기 MAI 간섭도에서 긴밀도(coherence)가 낮은 지역 또는 국지적으로 변위가 큰 지역을 마스킹(masking)한 후 방향 필터(directional filter)를 적용함으로써 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 모델 생성부(150)를 통하여, 상기 비행방향에 대한 미분값과 상기 필터링된 MAI 간섭도를 기반으로, 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 생성한다(S230).

이때, 단계S230에서 모델 생성부(150)는 2차 다항식 모델을 이용하여 상기 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 상기 모델을 생성할 수 있으며, 상기 이온왜곡 위상 및 상기 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 상기 위성레이더 간섭도와 상기 필터링된 MAI 간섭도 각각에 대하여 생성할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)에 의하여, 상기 생성된 모델을 기반으로 상기 필터링된 MAI 간섭도를 적분하여 적분된 MAI 간섭도를 획득한다(S240).

이때, 단계S240에서 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 상기 적분된 MAI 간섭도에 포함된 적분상수를 다중회귀방정식을 기반으로 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 고려하여 추정할 수 있으며, 상기 적분상수는 상기 필터링된 MAI 간섭도의 잡음으로 인한 방위 방향의 적분 오차를 감소시키고, 상기 위성레이더 간섭도의 궤도 왜곡 위상을 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한, 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)는 상기 적분된 MAI 간섭도를 통해 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 이온 왜곡 위상의 값과 궤도 왜곡 위상의 값을 계산할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 보정된 위성레이더 간섭도 획득부(170)를 통하여, 상기 위성레이더 간섭도에서 상기 적분된 MAI 간섭도를 제거함으로써 보정된 위성레이더 간섭도를 획득한다(S250).

즉, 단계S250에서 보정 위성레이더 간섭도 획득부(170)는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에서 제작된 위성레이더 간섭도에서 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)를 통하여 획득한 적분된 MAI 간섭도(즉, 위성레이더 간섭도의 이온층에 의한 왜곡 위상 값과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상 값을 포함하는 적분된 MAI 간섭도)를 제거함으로써 보정 위성레이더 간섭도를 획득한다.

이러한 본 발명은 바다, 호수 등 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함하는 영상에 대하여 보다 양질의 레이더 영상을 획득할 수 있으며, 위성 궤도 오차와 이온층 위상 왜곡에 의한 오차 성분을 동시에 계산함으로써 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 기법을 보완하므로, 보다 정확성 및 활용성이 높은 레이더 영상을 획득할 수 있는 특징이 있다. 또한, 본 발명은 적분 상수를 결정하는 과정에서, 시야방향과 비행방향을 동시에 고려함으로써 비행방향 인접 픽셀에 대하여 불연속성이 나타날 수 있는 단점을 보완할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 위성 궤도 오차 및 이온층 왜곡 오차를 포함한 모델을 정립하여 오차를 감소시키고, 방향 필터를 이용함으로써 간섭도 생성이 불가능한 지역을 포함한 영상에서도 이온층 왜곡 보정이 가능하도록 함에 따라, 획득된 영상 내의 보다 다양한 지역에 대하여 이온왜곡 보정이 적용 가능하도록 하는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치에 대한 효과를 검증하기 위하여 수행된 실험 결과에 대하여 보다 자세히 기술하기로 한다.

이하 본 실험에서는 2008년 6월 22일과 2009년 6월 25일에 획득된 ALOS PALSAR (Advanced Land Observing Satellite Phase Array type L-band Synthetic Aperture Radar) 자료를 이용하여 이온층에 의한 위성레이더 간섭도 왜곡 보정을 수행하였으며 그 결과를 검증하였다. 이하 표 1은 본 발명에서 제안하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법을 적용하기 위해 실험에 사용된 ALOS PALSAR 영상의 특성을 보여준다. 위성의 상향(Ascending) 궤도에서 취득된 자료인 두 영상(즉, Master 영상과 Slave 영상)은 약 1년의 시간 간격으로 촬영되었으며, 수직 기선 거리는 약 -700m이다.

Master	Slave	B_T (Days)	B_⊥ (m)	f_DC,f (Hz)	f_DC,c (Hz)	f_DC,b (Hz)
2008/06/22	2009/06/25	368	-699.9	432.48	31.43	-373.85

이때, B_T는 마스터와 슬레이브 SAR 쌍 사이에 시간 베이스 라인을 의미하고, B_⊥는 마스터와 슬레이브 SAR 쌍 사이에 수직 베이스 라인을 의미하며, f_DC,f, f_DC,c 및 f_DC,b는 전방, 평균 및 후방의 도플러 중심을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 ALOS PALSAR의 자료 획득 지역 및 긴밀도(Coherence) 지도를 나타낸 도면이다. 이온층에 의한 위성레이더 간섭도 왜곡은 주로 극지방, 적도 지방, 또는 대규모 단층지대에 자주 발생하지만 태양 활동에 의해 중위도 지방에 속하는 우리나라에서도 가끔씩 이온층에 의한 레이더 간섭도 오차가 발생한다. 본 실험의 연구지역에서 서울 및 인천과 같은 도시 지역의 경우에는 긴밀도가 0.4 이상의 값을 보이지만, 그 외 지역은 상대적으로 긴밀도가 낮음을 확인할 수 있다. 낮은 긴밀도는 간섭도의 노이즈를 증가시키는 원인이 되며, 더욱이 우리나라의 경우 바다와 인접한 지역이 많기 때문에 기존의 MAI 기반의 이온층 보정 기법을 바로 적용하기에는 어려운 문제가 있다.

이에 본 발명은 ALOS PALSAR 자료를 이용하여 이온층에 의한 간섭도 왜곡을 확인하기 위하여 위성레이더 간섭도와 MAI 간섭도를 생성하였다. 이때, 위성레이더 간섭도는 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)의 위성레이더 간섭도 제작부(110)에 의하여 생성되며, MAI 간섭도는 MAI 간섭도 제작부(120)에 의하여 생성될 수 있다.

이때, 위성레이더 간섭도 제작부(110)는 위성레이더 간섭도를 최초 생성된 SLA(Single Look Complex) 영상에서 시야방향과 비행방향의 공간 해상도를 맞추고 긴밀도를 높이기 위하여 시야방향으로 5룩(look)과 비행방향으로 20룩의 멀티룩 처리를 수행하였다. 이에 따라, 위성레이더 간섭도의 픽셀 크기는 시야방향과 비행방향으로 각각 약 45m×60m이며, MAI 간섭도에 대해서도 MAI 간섭도 제작부(120)에 의하여 동일한 멀티룩 처리를 수행하였다. 또한, 위성레이더 간섭도의 지형에 의한 위상 효과를 보정하기 위하여, 본 발명의 이온왜곡 보정 장치(100)는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에서 SRTM DEM(Shuttle Radar Topography Mission Digital Elevation Model)을 사용하였으며, 위성레이더 간섭도의 긴밀도 향상을 위하여 Goldstein 필터를 적용한 후 MCF(Minimum Cost Flow) 알고리즘을 이용하여 위상 불구속화(unwrapping)을 수행하였다.

그리고, MAI 간섭도 제작부(120)는 MAI 간섭도를 제작하기 위하여, 한 쌍의 ALOS PALSAR RAW 데이터로부터 서로 다른 도플러 중심주파수를 이용하여 두 장의 SCL 영상을 제작하며, Forward-looking SLC와 Backward-looking SLC의 도플러 중심주파수로부터 비행방향 common band filtering에 의하여 798.9 Hz의 비행방향 거리 밴드폭을 이용하여 생성하였다. 그리고 각각의 Forward-looking SLC와 Backward-looking SLC 영상으로부터 멀티룩을 수행한 후 Forward 간섭도와 Backward 간섭도를 생성하고, flat-Earth 위상과 지형위상을 제거한 MAI 간섭도를 생성하였다. 이때 MAI 간섭도 역시 위성레이더 간섭도와 마찬가지로 Goldstein 필터를 적용하고, MCF 알고리즘을 적용하였다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 위성레이더 간섭도, MAI 간섭도, 및 필터링된 MAI 간섭도를 나타낸 도면이다. 이때, 도 4(a)는 위성레이더 간섭도 제작부(110)에 의하여 획득될 수 있고, 도 4(b)는 MAI 간섭도 제작부(120)에 의하여 획득될 수 있으며, 도 4(c)는 방향필터를 이용한 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)에 의하여 획득될 수 있다.

도 4(a)와 같이 비행방향에 따라 위상이 변화하는 경우에는 일반적으로 대규모 단층 지역에 의한 지표변화 혹은 위성 궤도에 의한 오차를 추측할 수 있지만, 본 실험의 연구 지역인 우리나라의 경우에는 대규모 단층지역이 없기 때문에 위성 궤도 오차로 추측이 불가능하다. 하지만 도 4(b)의 MAI 간섭도에서는 위성레이더 간섭도와 비슷한 방향으로 영상 전체에서 시야방향으로 streaking 현상이 보이며, 위상이 변화하고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 전형적인 이온층에 의한 위상 오차 패턴으로 많이 보고된 바 있으며, 보다 양질의 위성레이더 간섭도를 획득하기 위해서는 이러한 현상에 대한 위성레이더 간섭도의 보정이 필요하다.

본 실험에서 사용된 SAR 영상은 서해 지역을 포함하고 있기 때문에 간섭도 생성이 불가능한 지역이 존재한다. 이러한 이유로 기존의 MAI 기반 이온층 위상 왜곡 보정 기법은 직접적으로 적용할 수 없으며, 이에 따라 본 발명의 필터링된 MAI 간섭도 획득부(140)는 도4(b)의 MAI 간섭도에 방향필터를 적용함으로써, 도 4(c)와 같이 보간된 MAI 간섭도를 생성하였다.

이때, 방향필터는 도 4(b)와 같이 대각선 방향(혹은 수직, 수평 방향 등)으로 특정한 패턴이 보일 경우, range(가로 방향)의 픽셀을 길게 잡고, azimuth(세로 방향)의 픽셀을 짧게 잡아(즉, 직사각형 모양으로 픽셀을 잡아) 보간(Interpolation)을 수행하는 것, 즉 패턴을 유지하면서 보간을 수행하는 것을 의미한다. 일예로, 도 4(b)의 좌측 상단에 바다 지역은 Null 값이 비어있는데 이러한 비어있는 값은 적분에 큰 영향을 미치게 되며, 이에 본 발명은 상기와 같이 비어있는 값에 대하여 방향필터를 수행함으로써, 도4(c)와 같이 값이 없는 부분에 대해서도 같은 패턴의 값을 생성할 수 있게 됩니다. 또한, 본 발명에서는 방향필터를 적용함으로써 각종 노이즈가 줄어드는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 위성레이더 간섭도(InSAR)의 비행방향 미분 영상, 이온층 왜곡 위상과 궤도 왜곡 위상이 포함된 영상, 및 2차 다항식 모델을 이용한 궤도 왜곡 위상 영상을 나타낸 도면이다.

즉, 도 5(a)는 본 발명의 비행방향 위상차 계산부(130)에 의하여 획득된 영상으로서, 위성레이더 간섭도(즉, 도 4(a))를 이용하여 식 22에 의한 비행방향으로의 미분값을 생성하였다. 그리고 도 6(b)는 본 발명의 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)에 의하여 획득된 영상으로서, 이는 이온 위상 왜곡 오차와 궤도 위상 오차가 포함된 보정 값을 식 14로부터 계산함으로써 획득될 수 있다. 그리고 상기와 마찬가지로 도 6(c)는 적분된 MAI 간섭도 획득부(160)에 의하여 획득된 영상으로서, 이는 2차원 다항식 보정 방법을 기반으로 하고 식 15를 통해 위성 궤도 오차를 계산함으로써 획득할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 위성레이더 간섭도(InSAR)의 인터페로그램(interferogram) 영상, 및 궤도 왜곡 위상만 보정하여 생성된 InSAR의 인터페로그램 영상을 나타낸 도면이다.

도 6(a)는 본 발명의 보정된 위성레이더 간섭도 획득부(170)에 의하여 획득된 보정된 위성레이더 간섭도를 나타내며, 이는 이온층에 의한 위상 왜곡 오차 값과 궤도 위상 오차 값을 고려하여 도출된 식 21을 이용하여 생성된다. 도 6(b)는 다항식 접합(polynomial fitting) 방법으로 계산된 궤도 오차 값만을 이용하여 생성된 보정된 위성레이더 간섭도를 나타낸다.

이때, 이온층에 의한 위상 왜곡 오차 값과 궤도 위상 오차 값을 함께 고려하여 보정한 영상(즉, 도 6(a))의 경우에는 위성 레이더 간섭도 전체 영상에서 특별한 패턴이 보이지 않았으나, 2차원 다항식 보정 방법을 이용하여 궤도 오차만을 보정한 영상(즉, 도 6(b)의 경우에는 간섭도 전체 영역에서 비행방향으로 줄무늬 패턴이 계속 남아있음을 확인할 수 있다. 이는 궤도 오차만을 보정할 경우 위성레이더 간섭도의 오차 보정이 제대로 수행되지 않음을 의미한다. 이에 본 발명에서 제안하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법은 이온층에 의한 왜곡 위상과 궤도 오차에 의한 왜곡 위상을 둘 다 고려하여 보정을 수행하므로, 보다 양질의 위성레이더 간섭도의 이온왜곡 보정이 가능하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온층에 의한 위상 오차의 보정 효과 분석을 위한 비행방향으로의 프로파일 값 분포를 나타낸 도면이다. 이는 도 6(a)에 표시된 A-A' 단면에 대한 분포도를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 위상의 변화 패턴 분석을 위하여 비행방향의 방향을 따라 range 방향으로 10 pixel씩 각 100 pixel 마다 평균 값을 표시하였다.

초기 위성 레이더 간섭도의 위상(

)은 약 -2.5 rad~1 rad 사이에 분포되어 있으며, 저주파 sin 형태의 패턴이 확인되었다. 이러한 결과는 이온층에 의한 위상 왜곡이 저주파 형태로 나타나며, 이와 같은 형태로 발생하는 궤도 오차는 분리할 수 없음을 의미한다. 그리고, 다항식 접합(polynomial fitting)을 이용하여 위성레이더 간섭도에서 궤도 오차만을 수행한 경우(

)에는 위상 분포 범위가 조금 줄어든 정도에 불과함을 확인할 수 있다.

반면, 본 발명의 기법을 이용하여 이온왜곡 오차와 궤도 오차를 함께 고려하여 위성레이더 간섭도의 보정을 수행한 경우(

)에는 위상의 변화 범위가 ±1 rad으로 비교적 안정되어 있으며, 저주파 sin 형태의 패턴이 없어졌음을 확인할 수 있다. 이는 초기 레이더 간섭도에서 발생하는 저주파 형태의 오차 보정이 효과적으로 되었음을 의미하며, 궤도 오차만을 이용한 간섭도 보정 기법에 비하여 더욱 향상된 결과를 획득할 수 있었다.

결론적으로, 최근 들어 지표 모니터링을 위한 방법으로 위성 레이더 간섭 기법에 관한 관심이 증대되고 있다. 특히 L-band처럼 장파장 대역을 이용한 레이더 간섭 기법은 두 영상의 획득 시기 차이에 비해 비교적 높은 긴밀도가 유지되기 때문에 그 활용성이 주목되고 있다. 하지만 위성레이더 영상은 이온층에 의하여 위상 오차를 포함하며 이는 파장 길이와 비례 관계에 있기 때문에, 장파장을 이용한 SAR 영상의 경우 위성레이더 간섭도에서 오차가 급격히 증대되는 특징이 있어, 이에 대한 보정이 반드시 필요하다.

이에 따라 본 발명은 간섭도 생성이 불가능한 지역에 대하여 간섭도 생성이 가능하도록 방향 필터를 이용하였다. 상기 실험에서, 2008년 6월과 2009년 6월에 취득된 L-band ALOS PALSAR 간섭쌍으로부터 위성레이더 간섭도 및 MAI 간섭도를 생성한 결과, 위성레이더 간섭도에서는 비행방향을 따라 영상 전체에서 줄무늬 패턴이 보였으며, MAI 간섭도에서는 비행방향으로 streaking 현상을 통해 이온층에 의한 위상 왜곡 효과가 나타남을 확인하였다. 그리고 본 실험에서 사용된 영상의 경우 간섭도 생성이 불가능한 서해 지역을 포함하고 있기 때문에, 방향 필터를 이용하여 보간된 MAI 간섭도, 즉 필터링된 MAI 간섭도를 적용하였다.

그리고, 2차원 다항식 보정 기법을 이용하여 궤도 오차 보정만을 수행한 경우, 비행방향의 위상 변화가 초기 레이더 간섭도 분포와 유사하여 저주파 sin 패턴이 그대로 남아 있었다. 이에 반해, 본 발명의 방법을 적용한 경우에는 ±1 rad 사이의 안정된 위상 변화 값이 계산되었으며, 영상 전체에서 특정 패턴이 없어졌음을 확인할 수 있었다.

임무가 종료된 ALOS PALSAR, 현재 운용 중인 ALOS PALSAR-2 뿐만 아니라 곧 발사 예정인 SAOCOM, MapSAR 등 긴밀도 유지에 유리한 장파장 SAR 위성은 그 활용성이 매우 주목 받고 있지만, 이온층에 의한 위상 오차에 매우 민감하기 때문에 이에 대한 보정 방법이 필수적으로 요구되며, 이에 본 발명이 제안하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치는 위성레이더 간섭도의 정확도를 증가시킬 수 있어 보다 폭넓게 활용 가능한 특징이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치
110: 위성레이더 간섭도 제작부 120: MAI 간섭도 제작부
130: 비행방향 위상차 계산부 140: 필터링된 MAI 간섭도 획득부
150: 모델 생성부 160: 적분된 MAI 간섭도 획득부
170: 보정된 위성레이더 간섭도 획득부

Claims

SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 비행방향 위상차 계산부;
상기 위성레이더 간섭도를 이용하여 제작된 MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도를 이용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 필터링된 MAI 간섭도 획득부;
상기 비행방향에 대한 미분값과 상기 필터링된 MAI 간섭도를 기반으로, 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 생성하는 모델 생성부;
상기 생성된 모델을 기반으로, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 적분하여 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 적분된 MAI 간섭도 획득부; 및
상기 위성레이더 간섭도에서 상기 적분된 MAI 간섭도를 제거하여 보정된 위성레이더 간섭도를 획득하는 보정 위성레이더 간섭도 획득부;
를 포함하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 적분된 MAI 간섭도 획득부는
상기 적분된 MAI 간섭도에 포함된 적분상수를 다중회귀방정식을 기반으로 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 고려하여 추정하며, 상기 적분상수를 통하여 상기 필터링된 MAI 간섭도의 잡음으로 인한 방위 방향의 적분 오차를 감소시키고, 상기 위성레이더 간섭도의 궤도 왜곡 위상을 제거하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 적분된 MAI 간섭도 획득부는
상기 적분된 MAI 간섭도를 통해 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 이온 왜곡 위상의 값과 궤도 왜곡 위상의 값을 계산하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 모델 생성부는
2차 다항식 모델을 이용하여 상기 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 상기 모델을 생성하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 모델 생성부는
상기 이온왜곡 위상 및 상기 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 상기 위성레이더 간섭도와 상기 필터링된 MAI 간섭도 각각에 대하여 생성하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 비행방향 위상차 계산부는
상기 SAR 영상에서 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 이용하여 상기 비행방향에 따른 상기 위성레이더 간섭도의 위상 차이를 계산하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도 획득부는
상기 위성레이더 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상과 대기 왜곡 위상, 및 상기 MAI 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상을 마스킹(masking)하여 제거하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도 획득부는
상기 MAI 간섭도에서 긴밀도(coherence)가 낮은 지역 또는 국지적으로 변위가 큰 지역을 마스킹(masking)한 후 방향 필터(directional filter)를 적용함으로써 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도 획득부는
상기 위성레이더 간섭도의 전방관측 레이더 간섭도와 후방관측 레이더 간섭도의 위상차를 이용하여 제작된 상기 MAI 간섭도를 이용하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제9항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도 획득부는
SAR 센서가 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 전방에서 관측된 횟수만을 압축하여 전방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 전방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 제작된 전방관측 레이더 간섭도와 상기 SAR 센서가 상기 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 상기 빔의 중심의 후방에서 관측된 횟수만을 압축하여 후방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 후방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 제작된 후방관측 레이더 간섭도를 기반으로 제작된 상기 MAI 간섭도를 이용하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 제작된 위성레이더 간섭도로부터 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 단계;
상기 위성레이더 간섭도를 이용하여 제작된 MAI(multiple aperture interferometry) 간섭도를 이용하여 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계;
상기 비행방향에 대한 미분값과 상기 필터링된 MAI 간섭도를 기반으로, 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 생성하는 단계;
상기 생성된 모델을 기반으로, 상기 필터링된 MAI 간섭도를 적분하여 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 단계; 및
상기 위성레이더 간섭도에서 상기 적분된 MAI 간섭도를 제거하여 보정된 위성레이더 간섭도를 획득하는 단계;
를 포함하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는
상기 적분된 MAI 간섭도에 포함된 적분상수를 다중회귀방정식을 기반으로 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 고려하여 추정하는 단계;
를 포함하고,
상기 적분상수를 통하여 상기 필터링된 MAI 간섭도의 잡음으로 인한 방위 방향의 적분 오차를 감소시키고, 상기 위성레이더 간섭도의 궤도 왜곡 위상을 제거하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 적분된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는
상기 적분된 MAI 간섭도를 통해 상기 위성레이더 간섭도에 포함된 이온 왜곡 위상의 값과 궤도 왜곡 위상의 값을 계산하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 모델을 생성하는 단계는
2차 다항식 모델을 이용하여 상기 이온왜곡 위상 및 궤도 왜곡 위상을 포함하는 상기 모델을 생성하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 모델을 생성하는 단계는
상기 이온왜곡 위상 및 상기 궤도 왜곡 위상을 포함하는 모델을 상기 위성레이더 간섭도와 상기 필터링된 MAI 간섭도 각각에 대하여 생성하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 비행방향에 대한 미분값을 계산하는 단계는
상기 SAR 영상에서 방위(azimuth) 방향과 거리(range) 방향을 이용하여 상기 비행방향에 따른 상기 위성레이더 간섭도의 위상 차이를 계산하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는
상기 위성레이더 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상과 대기 왜곡 위상, 및 상기 MAI 간섭도에 포함된 지표변위 왜곡 위상을 마스킹(masking)하여 제거하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는
상기 MAI 간섭도에서 긴밀도(coherence)가 낮은 지역 또는 국지적으로 변위가 큰 지역을 마스킹(masking)한 후 방향 필터(directional filter)를 적용함으로써 상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제11항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는
상기 위성레이더 간섭도의 전방관측 레이더 간섭도와 후방관측 레이더 간섭도의 위상차를 이용하여 제작된 상기 MAI 간섭도를 이용하는 것
을 특징으로 하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법.
제19항에 있어서,
상기 필터링된 MAI 간섭도를 획득하는 단계는
SAR 센서가 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 빔의 중심의 전방에서 관측된 횟수만을 압축하여 전방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 전방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 전방관측 레이더 간섭도를 제작하는 단계;
상기 SAR 센서가 상기 제1 목표물을 촬영한 횟수 중 상기 빔의 중심의 후방에서 관측된 횟수만을 압축하여 후방관측 SAR 영상을 제작하고, 상기 후방관측 SAR 영상을 두 번 관측하여 계산된 위상차로부터 후방관측 레이더 간섭도를 제작하는 단계; 및
상기 전방관측 레이더 간섭도와 상기 후방관측 레이더 간섭도를 이용하여 상기 MAI 간섭도를 제작하는 단계;
를 포함하는 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 장치.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.