KR20190136850A - Method for mitigation of topographic effect in infrared images taken from geostationary orbit imaging system and Apparatus Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정지궤도에서 운용되는 위성에서 촬영된 적외선 채널 영상으로부터 지표온도영상을 획득하고, 지표온도영상 내의 고도변화에 의한 영향을 최소화시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for reducing altitude effects in a geostationary infrared image, and more particularly, to obtain a surface temperature image from an infrared channel image captured by a satellite operating in a geostationary orbit, and to change the elevation in the surface temperature image. A method and apparatus for minimizing the effects of the present invention.
우주에서 지구를 관측하는 지구관측위성은 위성궤도를 따라 지구 주변을 배외하며 지구 표면에 대한 정보를 주기적으로 획득함으로써 인간의 활동 및 자연환경의 변화를 모니터링 할 수 있는 장점이 있다. The earth observation satellite, which observes the earth from space, has the advantage of monitoring human activity and changes in the natural environment by periodically obtaining information about the earth's surface by excluding the earth's surroundings along the satellite orbit.
다양한 위성궤도 중 정지궤도(geostationary orbit)는 상공 35,786 km의 원 궤도이다. 정지궤도 위성은 정지궤도 상에서 지구표면을 촬영하는 위성으로, 위성의 공전속도와 지구의 자전속도가 동일하기 때문에 동일한 지역을 지속적으로 촬영할 수 있는 장점이 있다. 따라서 실시간으로 변화하는 기상분야, 해류, 자연재해 등에 빠른 속도로 대응이 가능하기 때문에 미국, 일본, 대만 등의 위성영상활용 선진국은 정지궤도위성을 운용하고 있으며, 우리나라 또한 정지궤도위성을 운용할 예정에 있다. Of the various satellite orbits, the geostationary orbit is a circular orbit of 35,786 km in the air. A geostationary satellite is a satellite that photographs the earth's surface on a geostationary orbit. Since the satellite's revolution speed and the earth's rotation speed are the same, the geostationary satellite can continuously photograph the same area. Therefore, it is possible to respond rapidly to the weather field, ocean currents, and natural disasters that change in real time. Therefore, advanced countries utilizing satellite imagery such as the US, Japan, and Taiwan are operating geostationary satellites, and Korea is also planning to operate geostationary satellites. Is in.
정지궤도위성은 극궤도위성과 달리 궤도의 고도가 높기 때문에 상대적으로 낮은 공간해상도를 지니고 있는 반면 다양한 파장대역의 채널영상을 제공할 수 있는 장점이 있다. Unlike the polar orbit satellite, the geostationary orbit satellite has a relatively low spatial resolution because of the high altitude of the orbit, and has the advantage of providing a channel image of various wavelength bands.
고도에 따라 감소하는 기온의 비율을 기온감율(air temperature lapse rate)로 정의하여 활용하는 것처럼, 고도에 따라 감소하는 지표온도의 비율을 지표온도감율(land surface temperature lapse rate)로 정의하여 적외선영상에 활용하는 연구 및 방법들이 지속적으로 이루어져 왔다. 관련 특허로는 한국 등록특허 제10-1404430호 "적외선영상을 이용한 지표온도감율 추정 방법" 및 한국등록특허 제10-1378774호 "열적외선영상을 이용한 시계열 지표온도 모니터링 방법"등을 통해 기술적 성과를 이뤄왔다.Just as the ratio of temperature decreasing with altitude is defined as the air temperature lapse rate, the ratio of surface temperature decreasing with altitude is defined as the land surface temperature lapse rate, The researches and methods utilized have been continuously made. Related patents include Korean Patent No. 10-1404430 "Method of Estimating Surface Temperature Reduction Using Infrared Image" and Korean Patent No. 10-1378774 "Method of Monitoring Time Series Surface Temperature Using Thermal Infrared Image". Has come true.
그러나, 현재까지 개발된 위성영상 시스템에서의 고도영향을 추정할 수 있는 방법은 고해상도의 극궤도 위성영상 시스템에 적합한 것으로, 국지적인 지역에서의 고도영향을 추정하기에는 효과적이다. 그러나 전 지구를 촬영하는 저해상도 정지궤도 위성영상 시스템 특성 상 국지적인 지역에서의 고도영향을 추정하기에는 한계점이 존재한다. 이는 정지궤도 위성영상에 나타나는 대부분의 지역이 저지대에 속하기 때문이며, 저지대가 강조된 상황에서 지표온도감율을 추정하게 될 경우 0 K/km에 가깝게 수렴하기 때문이다. However, the method for estimating the altitude effect in the satellite image system developed to date is suitable for the high resolution polar orbit satellite image system, and it is effective to estimate the altitude effect in the local area. However, there is a limitation in estimating the altitude effect in the local area due to the low resolution geostationary satellite image system photographing the whole earth. This is because most of the regions shown in the geostationary satellite imagery belong to the lowlands, and when the low temperature is emphasized, the surface temperature rate is estimated to converge close to 0 K / km.
따라서 정지궤도 위성영상 시스템에서 고도영향을 저감하기 위해서는 정지궤도의 위성영상에 적합한 지표온도감율 추정 방법이 요구되며, 추정된 지표온도감율로부터 고도영향을 저감할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.Therefore, in order to reduce altitude effects in geostationary satellite image systems, a method for estimating surface temperature decrement suitable for satellite images of geostationary orbits is required, and a technique for reducing altitude effects from estimated surface temperature deceleration is needed.
본 발명은 정지궤도 적외선영상에 나타나는 고도영향을 저감하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to reduce the altitude effect appearing in the stationary orbit infrared image.
본 발명은 정지궤도 적외선영상에 나타나는 고도영향을 효과적으로 추정함으로써 고도영향을 저감할 수 있는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce the altitude effect by effectively estimating the altitude effect shown in the geostationary infrared image.
본 발명은 영상 촬영시각에서의 지표온도감율을 추정하고 고도영향을 저감하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to estimate the surface temperature reduction rate at the time of image capturing and to reduce the altitude effect.
본 발명은 추정된 지표온도감율을 이용하여 정지궤도 적외선영상에 나타나는 고도영향을 저감하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce the altitude effect shown in the geostationary infrared image by using the estimated surface temperature reduction rate.
본 발명은 추정된 지표온도감율을 이용하여 고도영향을 저감함으로써 실제 지표온도영상이 아닌 고도영향이 저감된 지표온도영상을 제작하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to produce a surface temperature image of which the altitude effect is reduced rather than the actual surface temperature image by reducing the altitude effect using the estimated surface temperature reduction rate.
본 발명은 고도영향이 저감된 지표온도영상을 제작함으로써 산불탐지, 화산 분화 모니터링 및 도심지 열섬현상 모니터링을 포함하는 적외선 위성영상 활용분야에 기여하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to contribute to the field of infrared satellite image application including forest fire detection, volcanic eruption monitoring, and urban heat island phenomenon monitoring by producing surface temperature images with reduced altitude.
본 발명은 고도영향이 저감된 지표온도영상을 제작함으로써 산불, 화산 분화 등을 모니터링 할 수 있는 알고리즘 기법들의 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the performance of algorithmic techniques that can monitor forest fires, volcanic eruptions, etc. by producing surface temperature images with reduced altitude effects.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 발명의 일 실시예에 따라, 정지궤도 위성에서의 고도영향 저감 장치를 제공할 수 있다. 이 때, 정지궤도 위성에서의 고도영향 저감 장치는 정지궤도 위성영상 획득부, 수치표고모델 획득부, 구름영역 제거부, 지표온도영상 제작부, 표본자료 선정부, 지표온도감율 추정부 및 고도영향 저감부를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an apparatus for reducing the altitude effect in a geostationary satellite. At this time, the altitude impact reduction device in the geostationary satellite has a geostationary satellite image acquisition unit, digital elevation model acquisition unit, cloud area removal unit, surface temperature image production unit, sample data selection unit, surface temperature reduction estimation unit and altitude impact reduction It may include wealth.
또한, 다음의 실시예들은 정지궤도 위성에서의 고도영향 저감 장치 및 정지궤도 위성에서의 고도영향 저감 방법에서 공통으로 적용될 수 있다.In addition, the following embodiments may be commonly applied to the altitude reduction device in the geostationary satellite and the altitude impact reduction method in the geostationary satellite.
본 발명의 일 실시예에 따라, 영상 획득부는 정지궤도 위성시스템에서 촬영한 정지궤도 위성영상을 획득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the image acquisition unit may acquire a geostationary satellite image taken by the geostationary satellite system.
본 발명의 일 실시예에 따라, 수치표고모델 획득부는 정지궤도 위성영상과 동일한 좌표체계를 지니는 수치표고모델을 획득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the digital elevation model acquisition unit may acquire a digital elevation model having the same coordinate system as the geostationary satellite image.
본 발명의 일 실시예에 따라, 구름영역 제거부는 정지궤도 위성영상 획득부에서 획득한 위성영상을 이용하여 영상 내 존재하는 구름영역을 탐지하고 제거할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the cloud region removal unit may detect and remove the cloud region existing in the image using the satellite image acquired by the geostationary satellite image acquisition unit.
본 발명의 일 실시예에 따라, 지표온도영상 제작부는 정지궤도 위성영상 획득부에서 획득한 적외선 위성영상을 이용하여 지표온도영상을 제작한다. According to an embodiment of the present invention, the surface temperature image production unit produces the surface temperature image using the infrared satellite image acquired by the geostationary satellite image acquisition unit.
본 발명의 일 실시예에 따라, 표본자료 선정부는 지표온도영상 제작부에서 제작된 지표온도 영상과 수치표고모델 획득부에서 획득한 수치표고모델에서 지표온도감율을 추정하기 위한 표본 지표온도와 고도정보를 획득할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sample data selection unit is a sample surface temperature and altitude information for estimating the surface temperature reduction rate in the surface temperature image produced by the surface temperature image production unit and the digital elevation model acquisition unit Can be obtained.
본 발명의 일 실시예에 따라, 지표온도감율 추정부는 표본자료 선정부에서 선정한 지표온도와 고도정보 표본을 이용하여 지표온도감율을 추정한다. According to an embodiment of the present invention, the surface temperature reduction rate estimating unit estimates the surface temperature reduction rate using the surface temperature and the altitude information sample selected by the sample data selection unit.
본 발명의 일 실시예에 따라, 고도영향 저감부는 지표온도감율 추정부에서 추정된 지표온도감율을 이용하여 지표온도영상 제작부에서 제작한 지표온도영상에 나타나는 고도영향을 저감할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the altitude reduction unit may reduce the altitude effect displayed on the surface temperature image produced by the surface temperature image production unit by using the surface temperature reduction rate estimated by the surface temperature reduction estimation unit.
본 발명에 따르면, 정지궤도 적외선영상에서 제공되는 지표온도영상으로부터 영상 촬영시각에 해당하는 지표온도감율을 추정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of estimating the surface temperature reduction rate corresponding to the image capturing time from the surface temperature image provided in the stationary orbit infrared image.
본 발명은 정지궤도 적외선영상에서 제공할 수 있는 전 지구 지표온도영상으로부터 영상 촬영시각에 해당하는 전 지구적 지표온도감율을 추정할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of estimating the global surface temperature reduction rate corresponding to the image capturing time from the global surface temperature image that can be provided in the geostationary infrared image.
본 발명은 지표온도감율을 이용하여 정지궤도 적외선영상에서 제공할 수 있는 지표온도영상에 나타나는 지형고도의 영향을 저감할 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect of reducing the influence of the terrain altitude appearing in the surface temperature image that can be provided in the geostationary orbit infrared image using the surface temperature reduction rate.
본 발명은 지표온도영상에 나타나는 지형고도의 영향을 저감함으로써 산불 탐지, 화산분화 모니터링 등과 같은 지표온도영상 활용분야에 적용될 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect that can be applied to the application of land surface temperature image, such as forest fire detection, volcanic eruption monitoring by reducing the effect of topographical altitude appearing on the surface temperature image.
본 발명은 지표온도영상에 나타나는 지형고도의 영향을 저감함으로써 산불 탐지, 화산분화 모니터링 등과 같은 지표온도영상 활용 알고리즘 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention has the effect of improving the performance of the surface temperature image using algorithms such as forest fire detection, volcanic eruption monitoring by reducing the influence of the terrain altitude appearing on the surface temperature image.
본 발명은 지표의 온도정보를 관측하는 여러 분야에 전반적으로 활용이 가능한 기술로서, 영상분류, 표적 탐지, 식생모니터링, 토양수분량 추출을 비롯한 객체 인식 등 군사분야를 비롯한 민간분야에 적용될 수 있는 효과가 있다.The present invention is a technology that can be widely applied to various fields for observing surface temperature information, and has an effect that can be applied to civilian fields such as military field such as image classification, target detection, vegetation monitoring, and object recognition including soil water extraction. have.
외국의 상용 위성영상 처리 소프트웨어 중에서 정지궤도 적외선 위성영상의 고도영향 저감기법은 소프트웨어의 모듈로서 탑재된 사례가 부족한 바, 본 발명의 원천기술은 국내에서 개발되는 위성영상처리 소프트웨어에 탑재될 수 있다. 따라서 본 발명은 원천기술의 상용화를 통해 위성영상의 활용 증대 및 국가 위성산업 확대에 이바지할 수 있는 효과가 있다.Among the commercial satellite image processing software of foreign countries, the method for reducing the high impact of geostationary infrared satellite image is lacking as a module of the software. Therefore, the original technology of the present invention can be installed in the satellite image processing software developed in Korea. Therefore, the present invention has the effect of contributing to the increased utilization of satellite imagery and the national satellite industry through the commercialization of the original technology.
본 발명은 적외선영상을 획득할 수 있는 통신해양기상위성 및 차세대 정지궤도 기상위성을 포함하는 국내 정지궤도위성에 적용 가능하여 국내위성영상자료의 활용도를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention can be applied to domestic geostationary satellites, including communication oceanic satellites and next-generation geostationary satellites, which can acquire infrared images, thereby maximizing the utilization of domestic satellite image data.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
도 1은 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감 장치에 관한 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 정지궤도 위성영상과 수치표고모델의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 지표온도영상의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 표본 자료 선정방법의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 추정된 지표온도감율의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 고도영향 보정 전과 보정 후의 예를 나타낸 이미지이다.
도 7은 지표온도영상의 활용 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감 방법에 관한 흐름도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for reducing an altitude effect in a geostationary infrared image.
2 is a diagram showing an example of a geostationary satellite image and a digital elevation model.
3 is a diagram illustrating an example of the surface temperature image.
4 is a diagram illustrating an example of a sample data selection method.
5 is a diagram illustrating an example of the estimated surface temperature reduction rate.
6 is an image showing an example before and after the correction of the altitude impact.
7 is a diagram illustrating an application example of the surface temperature image.
8 is a flowchart illustrating a method for reducing altitude effects in a geostationary infrared image.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. Based on the principle that the present invention should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. A singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof.
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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, in describing the embodiments of the present invention, specific numerical values are merely examples.
본 발명은 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 정지궤도에서 운용되는 위성에서 촬영된 적외선 채널 영상을 기반으로 지표온도영상을 추정하고, 추정된 지표온도영상에 나타난 고도변화에 의한 영향을 최소화시키기 위한 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for reducing altitude effects in a geostationary infrared image. More specifically, the surface temperature image is estimated based on the infrared channel image captured by the satellite operating in the geostationary track, and the altitude effect on the geostationary infrared image to minimize the effect of the elevation change in the estimated surface temperature image It relates to a reduction method and an apparatus thereof.
이하 도면의 순서에 따라 발명을 설명한다.The invention will be described below in the order of the drawings.
도 1은 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감 장치에 관한 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a configuration of an apparatus for reducing the high impact in a geostationary infrared image.
이 때, 도 2 내지 도 7은 본 발명인 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감 장치 및 방법에 따라 영상 처리된 실시예들을 나타낸 도면이다. 도 2 내지 도 7의 실시예가 도 1 장치의 해당 구성의 실시예에 해당되는 경우, 도 2 내지 도 7를 참고하여 도 1 장치의 구성을 설명한다. 2 to 7 are diagrams showing embodiments of image processing according to the apparatus and method for reducing the high impact in the geostationary infrared image of the present invention. When the embodiment of FIGS. 2 to 7 corresponds to the embodiment of the corresponding configuration of the apparatus of FIG. 1, the configuration of the apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 7.
도 1을 참조하면, 본 발명의 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감방법 및 그 장치는 정지궤도 위성영상 획득부(110), 수치표고모델 획득부(120), 구름영역 제거부(130), 지표온도영상 제작부(140), 표본자료 선정부(150), 지표온도감율 추정부(160) 및 고도영향 저감부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the method and apparatus for reducing the altitude effect in the geostationary infrared image of the present invention include a geostationary satellite
정지궤도 위성영상 획득부(110)는 정지궤도 위성시스템에서 촬영한 정지궤도 위성영상을 획득한다. 보다 상세하게는 정지궤도 위성영상 획득부(110)는 정지궤도 위성시스템에서 촬영한 위성영상을 획득부하는 부분이다. 일반적으로, 정지궤도 위성시스템은 극궤도 위성시스템과 달리 매우 높은 35,786 km 상공에서 지구표면을 관측하기 때문에 작은 공간해상도를 지니게 된다. The geostationary satellite
반면, 정지궤도 위성시스템은 다양한 파장대역의 복사에너지를 수집할 수 있는 장점이 있다. 대부분의 정지궤도 위성시스템이 제공하는 채널 영상은 가시광선(visible) 파장대역부터 근적외선(near-infrared), 중적외선(mid-infrared) 및 열적외선(thermal-infrared) 파장대역까지 다양하다. 이 중 중적외선과 열적외선 채널영상은 지표에서 방출된 복사에너지가 센서에 기록되어 영상으로 저장된 것이다. 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서는 본 발명의 목표인 적외선 채널영상을 포함하여 다양한 파장대역의 정지궤도 채널영상을 획득한다. On the other hand, geostationary satellite system has the advantage of being able to collect radiation of various wavelength bands. The channel images provided by most geostationary satellite systems range from visible wavelength bands to near-infrared, mid-infrared and thermal-infrared wavelengths. Among them, the mid-infrared and thermal-infrared channel images record the radiated energy emitted from the surface of the sensor as an image. The geostationary satellite
본 발명이 속한 분야에서 적외선영상이란 중적외선 및 열적외선과 같이 지표 방출 복사에너지와 관련이 있는 영상을 의미한다. 적외선영상은 적외선영상에 기록된 지표 방출 복사에너지로부터 지표온도정보를 획득할 수 있는 장점이 있기 때문에, 지구표면의 온도정보가 요구되는 화산활동, 산불 및 도심지 열섬현상 모니터링 등에 활용이 가능한 장점이 존재한다. In the field of the present invention, infrared image refers to an image related to the surface emission radiant energy such as mid-infrared and thermal infrared. Infrared image has the advantage of obtaining the surface temperature information from the surface emission radiant energy recorded in the infrared image, so there is an advantage that it can be used for monitoring volcanic activity, forest fire and urban heat island phenomenon that require temperature information of the earth's surface. do.
이때, 준실시간으로 영상을 획득할 수 있는 정지궤도 위성시스템을 활용 하여 시계열 모니터링을 수행하기 위해서는 촬영시간 및 지역적인 특성에 따라 발생할 수 있는 영향을 저감하는 것이 효과적이다. 일반적으로 적외선영상에 나타나는 지역적인 영향은 위도변화에 의한 영향, 지형사면변화에 의한 영향 및 지형고도에 의한 영향 등이 존재한다. 이는 위도, 사면 및 고도에 따라 지표복사에너지가 다르게 방출되기 때문이다. 이 중 적외선 채널영상에 나타나는 가장 큰 지역적인 특성은 지형고도에 의하여 다르게 나타나는 지표 방출 복사에너지이다. 즉, 저지대의 지표복사에너지와 고지대의 지표복사에너지는 동일한 위도와 사면에서도 다르게 나타난다. 고도가 상승할수록 지표에서 방출된 복사에너지의 양은 감소하게 되어 작은 지표온도를 지니게 하며, 고도가 매우 높은 산 정상부의 경우 매우 낮은 지표온도를 보이기 때문에 겨울철에 내린 눈이 쉽게 녹지 않는 자연적인 현상을 야기한다. In this case, in order to perform time series monitoring by using a geostationary satellite system capable of acquiring images in near real time, it is effective to reduce the effects that may occur depending on the shooting time and regional characteristics. In general, regional influences appearing in infrared images include latitude change, terrain slope change, and terrain altitude. This is because the surface radiation energy is released differently according to latitude, slope and altitude. The most local characteristic of the infrared channel image is the surface emission radiation which varies according to the terrain altitude. That is, the low-land surface radiation energy and the high-land surface radiation energy are different at the same latitude and slope. As the altitude rises, the amount of radiant energy emitted from the surface decreases, so that it has a small surface temperature, and the very high mountain peak shows a very low surface temperature, which causes a natural phenomenon that snow does not melt easily in winter. do.
수치표고모델 획득부(120)는 정지궤도 위성영상과 동일한 좌표체계를 지니는 수치표고모델을 획득한다. 보다 상세하게는 수치표고모델 획득부(120)에서 획득한 수치표고모델은 지표에 대한 높이정보를 나타내는 영상으로, 수치표고모델 획득부(120)에서는 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서 획득한 정지궤도 위성영상과 동일한 좌표체계를 지니는 수치표고모델을 획득한다. The digital elevation model acquisition unit 120 acquires a digital elevation model having the same coordinate system as the geostationary satellite image. In more detail, the digital elevation model acquired by the digital elevation model acquisition unit 120 is an image representing height information on an index, and the digital elevation model acquisition unit 120 is obtained by the geostationary satellite
이때, 수치표고모델 획득부(120)에서 획득한 수치표고모델은 상기 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서 획득한 정지궤도 위성영상과 동일한 좌표체계를 지녀야 하며, 공간해상도 또한 정지궤도 위성영상과 동일한 공간해상도를 지니는 수치표고모델을 사용하는 것이 바람직하다. In this case, the digital elevation model acquired by the digital elevation model acquisition unit 120 should have the same coordinate system as the geostationary satellite image acquired by the geostationary satellite
만약 획득한 수치표고모델이 획득한 정지궤도 위성영상과 다른 좌표체계를 지닐 경우, 좌표변환을 통하여 동일한 좌표체계를 지니도록 변환해야 한다. 또한 획득한 수치표고모델이 획득한 정지궤도 위성영상과 공간해상도가 다를 경우, 내삽(interpolation)기법을 이용하여 동일한 공간해상도를 지니도록 수치표고모델을 변환해야 한다. 좌표변환 및 내삽기법은 기존의 기술을 이용할 수 있다. If the acquired digital elevation model has a coordinate system different from the acquired geostationary satellite image, it must be converted to have the same coordinate system through coordinate transformation. In addition, if the acquired digital elevation model differs from the acquired geostationary satellite imagery, the digital elevation model must be converted to have the same spatial resolution using interpolation. Coordinate transformations and interpolation techniques can use existing techniques.
도 2는 정지궤도 위성영상과 수치표고모델의 예시를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing an example of a geostationary satellite image and a digital elevation model.
보다 상세하게는, 도 2는 본 발명의 일 실시예로 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서 획득한 정지궤도 위성영상과 수치표고모델 획득부(120)에서 획득한 수치표고모델의 예시를 나타낸 것이다.More specifically, FIG. 2 illustrates an example of a geostationary satellite image acquired by the geostationary satellite
여기서 도 2의 (a)는 HIMAWARI-8 인공위성에서 촬영된 정지궤도 위성영상을 나타내며, 도 2의 (b)는 정지궤도 위성영상과 동일한 좌표체계와 공간해상도를 지닌 수치표고모델이다. 2 (a) shows a geostationary satellite image taken from the HIMAWARI-8 satellite, and FIG. 2 (b) is a digital elevation model having the same coordinate system and spatial resolution as the geostationary satellite image.
도 2의 (a)에 의하면, 정지궤도 위성영상에 의해 전 지구가 표현되어 있다. According to FIG. 2A, the entire earth is represented by a geostationary satellite image.
이 때, 전 지구가 촬영되어 있기 때문에, 태양과 지구의 관계에 따라 일부 지역은 주간의 시간대를 보이고, 일부 지역은 야간의 시간대를 보이는 것이 정지궤도 위성영상의 가장 큰 특징 중 하나다. 가시광선 파장대역의 영상은 주간의 시간대에서만 획득할 수 있고 적외선 파장대역의 영상은 주야에 영향 없이 영상을 획득할 수 있기 때문에, 도 2의 (a)는 정지궤도 위성영상의 특징을 잘 설명하고 있다. At this time, since the whole earth is photographed, one of the biggest features of geostationary satellite imagery is that some regions show daytime time zones and some regions show night time zones according to the relationship between the sun and the earth. Since the image of the visible wavelength band can be obtained only in the daytime time and the image of the infrared wavelength band can be obtained without affecting the day and night, (a) of FIG. 2 illustrates the characteristics of the geostationary satellite image. have.
도 2의 (b)는 SRTM DEM으로부터 제작한 수치표고모델이다. 도 2의 (b)는 HIMAWARI-8 위성영상과 동일한 영역에 대하여 지표고도 정보를 제공할 수 있도록 좌표변환이 수행되었으며, 동일한 공간해상도를 지니도록 내삽기법이 적용되었다. Figure 2 (b) is a numerical elevation model produced from the SRTM DEM. In FIG. 2 (b), coordinate transformation was performed to provide surface elevation information for the same region as that of the HIMAWARI-8 satellite image, and interpolation was applied to have the same spatial resolution.
구름영역 제거부(130)는 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서 획득한 위성영상을 이용하여 영상 내 존재하는 구름영역을 탐지하고 제거한다. 구름영역 제거부(130)는 지표온도감율 추정 및 고도영향 저감에 영향을 줄 수 있는 구름영역을 탐지하여 제거할 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 구름영역 제거부(130)는 구름영역 제거를 목적으로 하는 것이기에 사용자의 판단에 의하여 자유로이 구름영역을 제거할 수 있고, 현재까지 개발된 구름영역 탐지기법을 사용하여 구름영역을 제거할 수도 있다. The cloud
현재까지 개발된 대부분의 구름영역 탐지기법은 구름영역에 대한 특징을 이용하여 탐지를 수행한다. 구름영역의 경우 매우 높은 반사도 정보와 매우 낮은 지표온도 정보를 지니는 특성을 지닌다. 이러한 특징을 이용하여 주간 영역에 한해서는 가시광선 영상의 반사도 정보를 이용하여 구름영역이 제거되며, 야간 영역에 한해서는 적외선 영상의 지표온도 정보를 이용하여 구름영역이 제거되는 기법들이 개발되었다. 최근에는 가시광선 영상의 반사도 정보 및 적외선 영상의 지표온도 정보 외에도 영상 촬영시간, 위성센서 촬영각 및 태양의 천정각 등 다양한 정보를 이용하여 구름영역이 제거되는 기법들이 개발되고 있다. 따라서 구름영역 제거부(130)는 사용자가 직접 구름영역을 제거하는 것 보다, 현재까지 개발된 구름탐지 기법을 적용하여 구름영역을 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 구름영역 탐지 및 제거 방법은 기존의 기술을 이용할 수 있다. Most cloud detection techniques developed to date carry out detection using features of cloud zones. In the cloud area, it has very high reflectivity information and very low surface temperature information. Using this feature, techniques have been developed to remove the cloud area by using the reflectance information of visible light image in daytime area and to remove the cloud area by using surface temperature information of infrared image only in night time area. Recently, in addition to reflectance information of visible light images and surface temperature information of infrared images, techniques for removing a cloud region using various information such as image capturing time, satellite sensor photographing angle, and zenith angle of the sun have been developed. Therefore, the cloud
지표온도영상 제작부(140)는 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서 획득한 적외선 위성영상을 이용하여 지표온도영상을 제작한다. 더 자세히 설명하자면, 상기 지표온도영상 제작부(140)는 정지궤도 위성영상 획득부(110)에서 획득한 지표 방출 복사에너지를 지표온도로 변환을 수행한다. The surface temperature image producing unit 140 manufactures the surface temperature image using the infrared satellite image acquired by the geostationary satellite
일반적으로 사용하는 변환 방법은 플랭크함수(Planck’s function)에 기초한 지구복사전델모델식(radiative transfer equation, RTE)이다. 플랭크함수에 기초한 지구복사전델모델식은 복사에너지의 파장대역 정보, 대기의 상향 및 하향 복사량, 대기의 투과율 정보 및 플랭크 계수 등을 이용하여 지표 방출 복사에너지를 지표온도 정보로 변환한다. 각각의 계수들은 센서 검보정 과정에서 제공되기 때문에, 각각의 계수들을 이용하여 적외선 영상을 지표온도영상으로 변환할 수 있다. 이러한 지표온도영상 제작 방법은 기존의 기술을 이용할 수 있다. A commonly used conversion method is the radiative transfer equation (RTE) based on Planck's function. The Earth Radiation Model model based on the flank function converts the surface emission radiant energy into surface temperature information using wavelength band information of the radiant energy, upstream and downstream radiation levels, atmospheric transmittance information and flank coefficients. Since the respective coefficients are provided in the sensor calibration process, the infrared images may be converted into the surface temperature image using the respective coefficients. The method for producing the surface temperature image may use existing technology.
한편, 도 3은 지표온도영상의 예시를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of the surface temperature image.
보다 상세하게는 도 3은 본 발명의 일 실시예로 지표온도영상 제작부(140)에서 제작한 지표온도영상의 예시를 보인다. More specifically, Figure 3 shows an example of the surface temperature image produced by the surface temperature image production unit 140 in one embodiment of the present invention.
도 3의 경우 2017년 5월 6일 국제표준시 기준 0시부터 18시까지의 6시간 간격 지표온도영상의 예시이다. 도 3의 (a)는 2017년 5월 6일 국제표준시 기준 0시, 도 3의 (b)는 2017년 5월 6일 국제표준시 기준 6시, 도 3의 (c)는 2017년 5월 6일 국제표준시 기준 12시, 도 3의 (d)는 2017년 5월 6일 국제표준시 기준 18시의 지표온도영상이다. 도 3에 따르면 제작된 지표온도영상은 화소값의 단위로 절대온도 단위를 사용하고 있다. 이러한 지표온도영상은 영상 촬영시간 및 지표의 특성에 따라 다양한 정보를 제공한다. In the case of Figure 3 is an example of the six-hour interval surface temperature image from 0 o'clock to 18 o'clock on May 6, 2017. (A) of FIG. 3 is 0 o'clock on May 6, 2017, FIG. 3 (b) is 6 o'clock on May 6, 2017, and (c) of FIG. 3 is May 6, 2017. 12 (d) of FIG. 3 and FIG. 3 (d) are surface temperature images of 18 o'clock on May 6, 2017. According to FIG. 3, the produced surface temperature image uses an absolute temperature unit as a unit of pixel value. The surface temperature image provides various information according to the image capturing time and the characteristics of the surface.
도 3에 따르면 남반구에 위치한 호주대륙은 지표의 대부분이 사막으로 구성되어 있으므로 시간에 따라 지표온도의 편차가 매우 크게 나타나는 반면, 바다영역의 경우 비열이 높기 때문에 작은 지표온도 편차를 보이고 있다. 또한 구름영역과 히말라야 산맥 등의 고지대에서는 매우 낮은 지표온도를 보이고 있다. 따라서 도 3을 통해 지표온도감율을 추정할 때 구름영역의 제거가 필요한 것을 확인할 수 있다. According to FIG. 3, the continental continent of the southern hemisphere shows a large deviation of the surface temperature with time because most of the surface is composed of deserts, whereas the sea region shows a small surface temperature variation because of high specific heat. It also shows very low surface temperatures in highlands such as the cloud and Himalayan mountains. Therefore, it can be seen that the removal of the cloud area is necessary when estimating the surface temperature reduction rate through FIG.
표본자료 선정부(150)는 지표온도영상 제작부(140)에서 제작된 지표온도 영상과 수치표고모델 획득부(120)에서 획득한 수치표고모델에서 지표온도감율을 추정하기 위한 표본 지표온도와 고도정보를 획득한다.Sample
더 자세히 설명하자면, 표본자료 선정부(150)는 동일한 위치에서의 지표온도 정보와 지표고도 정보를 획득한다. 동일한 위치에서의 지표온도 정보는 지표온도영상으로부터 획득하며, 지표고도 정보는 수치표고모델에서 획득한다. 여기서 동일한 위치는 영상좌표계에서 동일한 위치좌표를 의미한다. 예를 들어 영상좌표에서 (400,500)위치에 대한 의미는 영상의 좌상단을 원점(0,0)으로 하여 라인방향(세로방향)으로 400번째, 픽셀방향(가로방향)으로 500번째에 해당하는 위치를 의미한다. 즉, 위치정보를 (400,500)으로 할 경우에 표본자료는 지표온도영상에서 (400,500)위치에 해당하는 화소값(지표온도)과 수치표고모델에서 (400,500)에 해당하는 화소값(지표고도)을 의미한다. In more detail, the sample
더 자세히 설명하자면, 상기 표본자료 선정부(150)는 지표온도감율을 추정하기에 적합한 지표온도 및 지표고도에 대한 표본자료를 획득한다. 여기서 지표온도감율의 의미는 고도가 상승할 때 감소하는 지표온도의 비율을 의미하므로, 표본자료는 지표온도감율이 잘 나타나는 자료를 선정하는 것이 적합하다. 즉, 지표온도감율을 추정하기 위해 적합한 표본자료는 고도의 변화가 다양한 지역이 적합하며, 대표적으로 산악지역이 적합하다.In more detail, the sample
더 자세히 설명하자면, 표본자료 선정부(150)는 산악지역을 기준으로 지표온도감율을 추정하기 위한 지표온도 및 지표고도에 대한 표본자료를 획득한다. 여기서 표본자료는 단순히 지표온도정보와 지표고도 정보를 획득하는 것이 아니라, 지표온도의 ‘차이’정보와 지표고도의 ‘차이’정보를 획득하는 것이 적합하다. 지표온도감율은 고도가 변화함에 따라 달라지는 지표온도의 비율로서 정의되기 때문에, 지표온도와 지표고도에 대한 절대정보를 사용하는 것보다 지표온도와 지표고도에 대한 상대정보를 사용하는 것이 적절한 지표온도감율을 추정하는 방법에 해당된다.In more detail, the
이를 위하여, 하나의 기준점을 선정하고, 기준점 주변 영역 내에서 타겟점을 선정한 후, 선정된 한 쌍(기준점과 타겟점)의 상대적인 고도의 차이정보와 상대적인 지표온도의 차이정보를 획득하여 표본자료로 선정하는 것이 바람직하다. 이때, 선정된 한 쌍의 위치차이가 작을 경우 고도차이와 지표온도의 차이 또한 매우 작게 나타나므로, 위치차이가 작을 경우 타겟점을 다시 선정하는 것이 바람직하다. 또한 기준점과 타겟점 중 하나라도 구름영역 내에 존재할 경우 표본자료에서 제외하여야 한다. To do this, select one reference point, select a target point in the area around the reference point, and obtain the difference information of the relative altitude difference and the relative surface temperature of the selected pair (reference point and target point) as sample data. It is preferable to select. In this case, when the selected pair of positional differences is small, the difference between the altitude difference and the surface temperature also appears very small. Therefore, when the positional difference is small, it is preferable to reselect the target point. In addition, if any of the reference point and target point exist within the cloud area, it should be excluded from the sample data.
더 자세히 설명하자면, 표본자료 선정부(150)는 산악지역을 기준으로 지표온도감율을 추정하기 위한 지표온도 및 지표고도에 대한 다량의 표본자료들을 획득한다. 하나의 기준점으로부터 여러 개의 타겟점을 선정하여 다량의 고도차이와 지표온도차이 표본을 획득할 수 있다.In more detail, the
예를 들어, 하나의 기준점 당 타겟점을 100점을 선정하여, 100쌍에 대한 고도차이와 지표온도차이 정보를 획득할 수 있다. 기준점이 총 100점이라면, 지표온도감율을 추정하기 위한 표본자료의 개수는 10,000개의 자료가 된다. 전 지구적 지표온도감율을 추정하기 위해서는 약 500개 이상의 기준점으로부터 5,000점 이상의 표본자료를 확보하는 것이 바람직하다. For example, by selecting 100 target points per reference point, the altitude difference and the surface temperature difference information for 100 pairs may be obtained. If the base point is 100 points in total, the number of sample data for estimating the surface temperature reduction rate is 10,000. In order to estimate global surface temperature decay, it is desirable to have more than 5,000 sample data from about 500 reference points.
한편, 도 4는 표본 자료 선정방법의 예시를 나타낸 도면이다.On the other hand, Figure 4 is a view showing an example of a sample data selection method.
보다 상세하게는, 도 4는 본 발명의 일 실시예로 표본자료 선정부(150)의 표본자료 선정방법의 예시를 보인다. More specifically, Figure 4 shows an example of a sample data selection method of the sample
여기서 도 4의 (a)는 수치표고모델의 일부분으로 기준점(410)을 선정하는 방법을 나타내며, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 붉은색 박스영역(420)을 확대하여 도시한 것으로 타겟점(440)을 선정하는 방법을 나타낸다. 4A illustrates a method of selecting the
도 4의 (a)에 의하면, 지표온도감율을 추정하기 위한 기준점(410)들은 하얀색 점으로써 표현되고 있으며, 수치표고모델 상에서 지표고도의 변화가 심한 산악지역에 위치하는 것을 확인할 수 있다. 도 4의 (b)에 의하면, 붉은색 점으로 표현되어 있는 타겟점들(440)은 Target points area(450) 내에서 선정되었으며, Target points area(450) 구역은 붉은색 박스로 도면에서 표현되었다. Target points area(450)는 기준점(430)으로부터 일정한 거리가 떨어진 영역을 의미하며, 해당 구역 내에서 타겟점(440)이 선정될 수 있다.Referring to (a) of FIG. 4,
지표온도감율 추정부(160)는 표본자료 선정부(150)에서 선정한 지표온도와 고도정보 표본을 이용하여 지표온도감율을 추정한다. 이 때, 지표온도감율 추정부(160)는 표본자료 선정부(150)에서 획득한 표본들의 지표온도차이와 고도차이정보를 이용하여, 전 지구적 지표온도감율을 추정한다. 지표온도감율 추정부(160)는 다량의 표본자료를 활용한 선형회귀분석을 실시한다. The surface temperature
더 자세히 설명하자면, 지표온도감율 추정부(160)는 하기 수학식 1을 통하여 지표온도감율 
이때, 
상기 수학식 1에 따르면, 
도 5는 추정된 지표온도감율의 예시를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of the estimated surface temperature reduction rate.
보다 상세하게는 도 5는 지표온도감율 추정부(160)를 통해 추정한 지표온도감율의 예시이다. 도 5는 2017년 5월 6일 18시에 촬영된 중적외선과 열적외선 지표온도영상으로부터 추정한 지표온도감율이다. 도 5의 (a)는 중적외선 지표온도영상으로부터 추정한 지표온도감율이고, 도 5의 (b)는 열적외선 지표온도영상으로부터 추정한 지표온도감율을 나타낸다. 도 5에서 확인할 수 있듯이, 지표온도감율은 중적외선과 열적외선 지표온도영상에서 각각 추정이 가능하다. In more detail, FIG. 5 is an example of the surface temperature reduction rate estimated by the surface temperature
도 5에서 그래프의 x축은 표본자료에서의 고도차이 정보들을 나타내며, y축은 표본자료에서의 지표온도차이 정보들을 나타낸다. 도 5에서 확인할 수 있듯이, 각각의 표본자료들은 매우 다양한 분포를 보이고 있으며, 상기 수학식 1을 통해 두 변수들 간 최적의 선형모델을 적용하여 기울기를 추정함으로써 전 지구를 대표할 수 있는 지표온도감율을 추정할 수 있다. In FIG. 5, the x-axis represents altitude difference information in the sample data, and the y-axis represents surface temperature difference information in the sample data. As can be seen in Figure 5, each sample data shows a very wide distribution, the surface temperature reduction rate that can represent the entire earth by estimating the slope by applying the optimal linear model between the two variables through the equation (1) Can be estimated.
도 5의 (a)에 따르면 중적외선 지표온도영상에서는 1km 고도가 상승할 때 지표온도가 4.21K씩 변하는 것을 확인할 수 있으며, 도 5의 (b)에 따르면 열적외선 지표온도영상에서는 1km 고도가 상승할 때 지표온도가 3.26K씩 변하는 것을 확인할 수 있다.According to (a) of FIG. 5, the surface temperature changes by 4.21 K when the 1 km altitude increases in the mid-infrared surface temperature image, and according to FIG. 5 (b), the 1 km altitude increases in the thermal infrared surface temperature image. As you can see, the surface temperature changes by 3.26K.
고도영향 저감부(170)는 지표온도감율 추정부(160)에서 추정된 지표온도감율을 이용하여 지표온도영상 제작부(140)에서 제작한 지표온도영상에 나타나는 고도영향을 저감한다. The altitude
더 자세히 설명하자면, 상기 고도영향 저감부(170)는 추정된 지표온도감율을 원래의 지표온도영상에 적용하여 고도영향이 저감된 지표온도영상을 획득한다. 고도영향 저감을 통하여, 고지대에서의 낮은 지표온도는 증가하는 효과가 있으며, 저지대에서의 높은 지표온도는 감소되는 효과가 있다. In more detail, the
더 자세히 설명하자면, 고도영향 저감부(170)는 하기 수학식 2를 통하여 고도영향이 저감된 지표온도영상 
이때, 
만약 
한편, 도 6은 고도영향 보정 전과 보정 후의 예를 나타낸 이미지이다.On the other hand, Figure 6 is an image showing an example before and after the high-impact correction.
도 6은 중적외선 채널영상에서 제작한 지표온도영상으로, 도 6은 도 5의 지표온도감율을 이용하여 2017년 5월 6일 18시 지표온도영상에서의 고도영향을 저감한 것이다. FIG. 6 is an index temperature image produced from a mid-infrared channel image, and FIG. 6 is an altitude effect of the surface temperature image at 18 o'clock on May 6, 2017, using the surface temperature reduction ratio of FIG. 5.
도 6의 (a)는 고도영향 저감 전의 지표온도영상을 나타내며, 도 6의 (b)는 고도영향 저감 후의 지표온도영상을 나타낸다. 도 6의 (a)에 따르면, 한반도 북부의 백두산 및 개마고원 일대(610)는 낮은 지표온도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한 강원도 설악산 부근(620)역시 낮은 지표온도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이들 지역은 산악지역으로 고도가 높은 지역이며, 이에 따라 낮은 지표온도를 나타낸다. 이때, 백두산 일대의 고도가 강원도보다 더 높기 때문에 더 낮은 지표온도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 도 6의 (b)는 추정된 지표온도감율 4.21K/km을 이용하여 지표온도 영상에서의 고도영향을 저감한 지표온도영상이다. 6 (a) shows the surface temperature image before the reduction of altitude, and FIG. 6 (b) shows the surface temperature image after the reduction of altitude. According to (a) of FIG. 6, it can be seen that the Baekdusan and
도 6의 (a)와 도 6의 (b)를 비교하였을 때, 고도영향 저감 결과 고지대영역에서의 지표온도는 상승하여 주변과 유사한 정보를 지니는 것을 확인할 수 있다. 특히 도 6의 (a)의 한반도 북부의 백두산 및 개마고원 일대(610) 및 강원도 설악산 부근(620)과 도 6의 (b)의 한반도 북부의 백두산 및 개마고원 일대(630) 및 강원도 설악산 부근(640)를 비교하였을 때, 한반도 북부의 백두산 및 개마고원 일대의 지표온도(630)는 더욱 상승하여 강원도 일대(640)의 지표온도와 유사한 수준의 지표온도를 지니는 것을 확인할 수 있다.When comparing (a) of FIG. 6 and (b) of FIG. 6, it can be seen that the surface temperature in the high-altitude region is increased to have similar information to the surroundings as a result of the altitude reduction. In particular, the area of the northern part of the Korean peninsula (610) of the northern part of the Korean peninsula (610) and the
한편, 도 7은 지표온도영상의 활용 예시를 나타낸 도면이다.On the other hand, Figure 7 is a view showing an example of the utilization of the surface temperature image.
보다 상세하게는 도 7은 고도영향 보정 전과 보정 후를 확대한 영상으로 지표온도영상의 활용분야 중 하나인 산불탐지 가능성 향상의 예를 나타낸 이미지이다. 도 7은 2017년 5월 6일 18시 강원도 삼척 부근의 지표온도영상이다. In more detail, FIG. 7 is an image showing an enlarged image before and after correction of altitude impact, and shows an example of an improvement in the possibility of detecting a fire, which is one of the applications of the surface temperature image. FIG. 7 is a surface temperature image near Samcheok, Gangwon-do, 18 o'clock on May 6, 2017.
도 7의 (a)는 고도영향 저감 전을 나타내며, 도 7의 (b)는 고도영향 저감 후를 나타낸다. 도 7에 따르면, 영상의 가운데 노란색으로 표현되는 화소(710, 730)는 현지시간 새벽 3시임에도 불구하고 약 300K의 매우 높은 지표온도를 나타내고 있으며, 영상이 촬영되는 동안 실제 강원도 삼척지방에서 산불이 발생하였으므로 산불 화소일 가능성이 매우 높다. 대부분의 산불탐지 기법들은 산불의심화소 주변 화소들의 지표온도정보를 이용하여 의심화소가 산불화소인지 판별하고 있으며, 핵심지표로서 산불의심화소와 주변 화소들의 지표온도차이와 주변 화소들의 지표온도에 대한 변동성을 이용한다. 이때, 주변화소들의 변동성이 감소할수록 산불의심화소를 산불화소로 판별할 수 있는 가능성이 향상된다. 7 (a) shows before the high impact reduction, Figure 7 (b) shows after the high impact reduction. According to FIG. 7, the
도 7의 (a)와 도 7의 (b)를 비교하였을 때, 도 7의 (a)의 주변 화소들의 지표온도(720)보다 고도영향을 저감한 도 7의 (b)의 주변 화소들의 지표온도(740)가 더 균일한 지표온도를 지니는 것을 확인할 수 있다, 따라서, 본 발명을 통해 고도영향을 저감함으로써 산불탐지 가능성을 향상시킬 수 있다.When comparing (a) of FIG. 7 and (b) of FIG. 7, the indexes of the peripheral pixels of FIG. 7 (b) having a lower altitude effect than the
본 발명의 일 실시예에 따른 정지궤도 적외선 영상에서의 고도영향 저감방법 및 그 장치는 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 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 audfudd을 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.The method and apparatus for reducing altitude effects in a geostationary infrared image according to an embodiment of the present invention may be implemented in a program instruction form that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and ROMs, RAMs. Hardware devices specifically configured to store and execute programs audfudd, such as flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
도 8은 정지궤도 적외선영상에서의 고도영향 저감 방법에 관한 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a method for reducing altitude effects in a geostationary infrared image.
먼저 동일한 좌표체계와 해상도를 지닌 정지궤도 위성 영상과 수치표고모델을 획득(S810)한다. 그리고 정지 궤도 위성 영상에 나타나는 구름영역을 제거(S820)한다. 적외선 영상으로부터 지표 온도 영상을 제작(S830)하고, 동일한 위치에서의 지표온도정보와 고도 정보를 획득하여 지표온도감율을 추정하기 위한 표본자료를 구축(S840)한다. 표본자료로 구축된 지표온도정보와 고도 정보를 이용하여 영상 촬영시각에서의 지표온도감율을 추정(S850)한다. 마지막으로 추정된 지표온도감율을 이용하여 적외선 위성영상에 나타나는 고도영향을 저감(S860)시킬 수 있다.First, a geostationary satellite image and a digital elevation model having the same coordinate system and resolution are obtained (S810). And the cloud region appearing in the geostationary satellite image is removed (S820). The surface temperature image is produced from the infrared image (S830), and the sample data for estimating the surface temperature decrease is obtained by obtaining the surface temperature information and the altitude information at the same location (S840). The surface temperature reduction rate at the image capturing time is estimated using the surface temperature information and the altitude information constructed as sample data (S850). Finally, by using the estimated surface temperature reduction rate, it is possible to reduce the altitude effect displayed on the infrared satellite image (S860).
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 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents and equivalents of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention. .
110: 정지궤도 위성영상 획득부
120: 수치표고모델 획득부
130: 구름영역 제거부
140: 지표온도영상 제작부
150: 표본자료 선정부
160: 지표온도감율 추정부
170: 고도영향 저감부110: geostationary satellite image acquisition unit
120: digital elevation model acquisition unit
130: cloud area removal unit
140: surface temperature image production unit
150: sample data selection unit
160: surface temperature reduction rate estimator
170: high impact reduction unit
Claims (1)
촬영된 정지궤도 적외선영상을 획득하는 정지궤도 위성영상 획득부;
상기 획득한 정지궤도 위성영상을 이용하여 지표온도영상을 제작하는 지표온도영상 제작부;
상기 획득한 정지궤도 위성영상의 지표온도감율을 추정하는 지표온도감율 추정부;
및
상기 지표온도영상 제작부에서 제작된 지표온도영상에 나타난 고도영향을 저감시키는 고도영향 저감부;
를 포함하되,
상기 고도영향 저감부는
상기 지표온도감율 추정부에서 추정된 지표온도감율을 이용하여 고도영향을 저감시키는 것을 특징으로 하는 정지궤도 적외선영상에서 고도 영향 저감 장치.Altitude Effect Reduction Device for Shooting Geostationary Infrared Image in Geostationary Satellite System
A geostationary satellite image acquisition unit for acquiring a captured geostationary infrared image;
A surface temperature image production unit for producing a surface temperature image using the obtained geostationary satellite image;
A surface temperature reduction rate estimating unit for estimating the surface temperature rate reduction of the acquired geostationary satellite image;
And
An altitude impact reduction unit for reducing an altitude effect shown in the surface temperature image produced by the surface temperature image production unit;
Including,
The high impact reduction unit
The apparatus for reducing altitude effects in a geostationary infrared image, characterized in that to reduce the altitude effect by using the surface temperature decrement estimated by the surface temperature deceleration estimator.
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|---|---|---|---|
| KR1020180063057A KR102577435B1 (en) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Method for mitigation of topographic effect in infrared images taken from geostationary orbit imaging system and Apparatus Thereof |
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| KR1020180063057A KR102577435B1 (en) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Method for mitigation of topographic effect in infrared images taken from geostationary orbit imaging system and Apparatus Thereof |
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|---|---|---|---|---|
| CN111707376A (en) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 电子科技大学 | Surface temperature inversion method for broadband thermal infrared sensor |
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Citations (1)
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| KR101378774B1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-03-27 | 중앙항업(주) | Method for time-series monitoring of surface temperature using tir (thermal infrared) images |
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| CN117930298B (en) * | 2024-03-25 | 2024-05-28 | 中国科学院空天信息创新研究院 | Static orbit satellite positioning error correction method and device based on satellite temperature and attitude error modeling |
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| KR102577435B1 (en) | 2023-09-12 |
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