KR101111689B1 - 3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치 - Google Patents

3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101111689B1
KR101111689B1 KR1020090105687A KR20090105687A KR101111689B1 KR 101111689 B1 KR101111689 B1 KR 101111689B1 KR 1020090105687 A KR1020090105687 A KR 1020090105687A KR 20090105687 A KR20090105687 A KR 20090105687A KR 101111689 B1 KR101111689 B1 KR 101111689B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
displacement
insar
aperture radar
synthetic aperture
Prior art date
Application number
KR1020090105687A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110048925A (ko
Inventor
원중선
정형섭
종루
김상완
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020090105687A priority Critical patent/KR101111689B1/ko
Publication of KR20110048925A publication Critical patent/KR20110048925A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101111689B1 publication Critical patent/KR101111689B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
    • G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
    • G01S13/53—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 3차원 지표변위 추출 방법은 합성 개구 레이더의 InSAR(interferometric Synthetic aperture radar) 자료를 이용한 합성 개구 레이더의 시선방향 지표변위를 추출하는 단계, MAI(multiple aperture interferogram) 자료를 이용하여 상기 합성 개구 레이더의 비행방향 지표변위를 추출하는 단계 및 시선방향 지표변위 및 비행방향 지표변위로부터 3차원 지표변위를 추출하는 단계를 포함한다. 그리하여 3차원 정밀 지표변위를 추출함으로서 지표변위의 발생원인, 범위, 발생크기 등을 정확히 판단하는 것이 가능하다.
레이더, 지표변위, 시선방향, 비행방향

Description

3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치{THE METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL DEFORMATION MEASUREMENT AND THE APPARATUS THEREOF}
3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 합성 개구 레이더(SAR; Synthetic aperture radar)에서 촬영된 영상을 이용하여 시선방향의 지표 변위 및 비행방향의 지표 변위를 추출하여 3차원 지표변위를 추출하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
합성 개구 레이더의 간섭기법(interferometric Synthetic aperture radar: InSAR기법)은 수십 km에 이르는 넓은 영역에서 센티미터의 정밀도로 지표변형을 추출할 수 있는 가장 효과적인 방법으로 프랑스, 미국, 독일 및 이태리 등의 연구기관을 통하여 많은 기술 개발이 이루어져 왔다. 국내에서도 그 동안 몇몇 대학을 중심으로 합성 개구 레이더의 지구과학적 활용 연구가 수행되었으며, 합성 개구 레이더를 이용하여 연안매립지 지반침하 정밀 추출 폐탄광에서의 지반침하현상 추출 및 목포시의 지반침하추출 등이 수행된 바 있다.
그러나 전통적인 합성 개구 레이더 간섭기법은 레이더의 시선방향으로의 지표변위만을 추출할 수 있는 단점을 지닌다. 그렇기 때문에 추출된 지표변위로부터 3차원적인 움직임을 추출할 수 없었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 합성 개구 레이더(SAR; Synthetic aperture radar)에서 촬영된 영상을 이용하여 시선방향의 지표 변위 및 비행방향의 지표 변위를 추출하여 3차원 지표변위를 보다 정밀하게 추출하는 방법 및 장치를 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 3차원 지표변위 추출 방법은, 합성 개구 레이더의 InSAR(interferometric Synthetic aperture radar) 자료를 이용한 합성 개구 레이더의 시선방향 지표변위를 추출하는 단계; MAI(multiple aperture interferogram) 자료를 이용하여 상기 합성 개구 레이더의 비행방향 지표변위를 추출하는 단계; 및 상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위로부터 3차원 지표변위를 추출하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 시선방향 지표변위 추출단계는, 상기 합성 개구 레이더로부터 수신된 자료를 압축하여 복소수자료(SLC; single look complex)를 제작하는 단계; 복소수자료부터 InSAR 자료를 제작하는 단계; 상기 InSAR 자료로부터 노이즈를 제거하는 단계; 상기 InSAR 자료의 영상에 대한 각 픽셀의 위상값을 위상 언래핑(phase unwrapping)하는 단계; 및 상기 언래핑된 위상값을 시선방향의 지표변위 값으로 변환하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노이즈를 제거하는 단계는, 상기 InSAR 자료로부터 수치표고자료 를 이용함으로써 플랫어스 위상(flat-Earth phase) 및 고도 위상(topographic phase)을 제거하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 비행방향 지표변위 추출단계는, 전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 후방관측 합성 개구 레이더 자료를 이용하여 상기 비행방향 지표변위를 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 비행방향 지표변위 추출 단계는, 상기 전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 상기 후방관측 합성 개구 레이더 자료부터 전방 및 후방 관측 도플러 중심 주파수, 평균 도플러 중심주파수, 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(Subaperture Doppler bandwidth)의 파라미터를 결정하는 단계; 상기 결정된 파라미터를 이용하여 전방관측 및 후방관측 SLC자료를 제작하는 단계; 상기 제작된 전방관측 SLC 자료로부터 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 SLC 자료로부터 후방관측 InSAR 자료를 제작하고, 전방관측 InSAR 자료와 후방관측 InSAR 자료의 차이를 계산하는 단계; 상기 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 InSAR 자료의 차이로부터 MAI 자료를 제작하는 단계; 상기 제작된 MAI 자료를 이용하여 비행방향으로의 지표변위를 결정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전방관측 및 후방관측 SLC 자료를 제작하는 단계는, 상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭을 이용하여 상기 전방관측 SLC자료를 제작하고, 상기 후방관측 도플러 중심주파수 및 상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭를 이용하여 후방관측 SLC자료를 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 MAI 자료를 제작하는 단계는, 플랫어스위상과 고도위상을 제거하 고 정합오차에 의해 발생하는 잔여위상을 제거함으로써 상기 MAI 자료를 제작하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 3차원 지표변위를 추출하는 단계는, 상기 InSAR 자료로부터의 시선방향 지표변위 추출값과 상기 MAI자료로부터의 비행방향 지표변위 추출값으로부터 3차원 지표변위의 동서방향벡터성분, 남북방향벡터성분 및 고도방향벡터성분을 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합성 개구 레이더는 상승궤도에 촬영하는 한쌍의 합성 개구 레이더 및 하강궤도에서 촬영되는 한쌍 이상의 합성 개구 레이더인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 합성 개구 레이더의 개수는 적어도 두 쌍이며, 한쌍의 합성 개구 레이더 각각에 대해 상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위를 추출하며, 두 쌍의 합성 개구 레이더를 이용하여 3차원 지표변위를 추출하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 3차원 지표변위 추출 장치는, InSAR(interferometric Synthetic aperture radar) 자료를 이용한 합성 개구 레이더의 시선방향 지표변위를 추출하는 제1 지표변위 추출부; MAI(multiple aperture interferogram) 자료를 이용하여 상기 합성 개구 레이더의 비행방향 지표변위를 추출하는 제2 지표변위 추출부; 및 상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위로부터 3차원 지표변위를 추출하는 제3 지표변위 추출부를 포함한다.
그리고, 상기 제1 지표변위 추출부는, 상기 합성 개구 레이더로부터 수신된 자료를 압축하여 복소수자료(SLC; single look complex)를 제작 제1 복소수자료 제 작부; 상기 복소수자료부터 InSAR 자료를 제작하는 제1 간섭도 제작부; 상기 InSAR 자료로부터 노이즈를 제거하는 필터부; 상기 InSAR 자료의 영상에 대한 각 픽셀의 위상값을 위상 언래핑(phase unwrapping)하는 제1 변환부; 및 상기 언래핑된 위상값을 시선방향의 지표변위 값으로 변환하는 제2 변환부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 필터부는, 상기 InSAR 자료로부터 수치표고자료를 이용함으로써 플랫어스 위상(flat-Earth phase) 및 고도 위상(topographic phase)을 제거하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2 지표변위 추출부는, 전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 후방관측 합성 개구 레이더 자료를 이용하여 상기 비행방향 지표변위를 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 지표변위 추출부는, 상기 전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 상기 후방관측 합성 개구 레이더 자료부터 전방 및 후방 관측 도플러 중심 주파수, 평균 도플러 중심주파수 및 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(Subaperture Doppler bandwidth) 중 적어도 하나의 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부; 상기 결정된 파라미터를 이용하여 전방관측 및 후방관측 SLC자료를 제작하는 제2 복소수자료 제작부; 상기 제작된 전방관측 SLC 자료로부터 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 SLC 자료로부터 후방관측 InSAR 자료를 제작하고, 전방관측 InSAR 자료와 후방관측 InSAR 자료의 차이를 계산하는 차 계산부; 상기 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 InSAR 자료의 차이로부터 MAI 자료를 제작하는 제2 간섭도 제작부; 및 상기 제작된 MAI 자료를 이용하여 비행방향으로의 지표변위를 결정하는 비행방향 지표변위 결정부;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2 복소수자료 제작부는, 상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭을 이용하여 상기 전방관측 SLC자료를 제작하고, 상기 후방관측 도플러 중심주파수 및 상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭를 이용하여 후방관측 SLC자료를 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 간섭도 제작부는, 플랫어스위상과 고도위상을 제거하고 정합오차에 의해 발생하는 잔여위상을 제거함으로써 상기 MAI 자료를 제작하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제3 지표변위 추출부는, 상기 InSAR 자료로부터의 시선방향 지표변위 추출값과 상기 MAI자료로부터의 비행방향 지표변위 추출값으로부터 3차원 지표변위의 동서방향벡터성분, 남북방향벡터성분 및 고도방향벡터성분을 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 합성 개구 레이더는, 상승궤도에 촬영하는 한쌍의 합성 개구 레이더 및 하강궤도에서 촬영되는 한 쌍 이상의 합성 개구 레이더인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 합성 개구 레이더의 개수는 적어도 두 쌍이며, 한 쌍의 합성 개구 레이더 각각에 대해 상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위를 추출하며, 두 쌍의 합성 개구 레이더를 이용하여 3차원 지표변위를 추출하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기와 같은 본 발명 합성 개구 레이더를 이용한 3차원 지표변위 정밀 추출 방법에 의하면, InSAR간섭도와 MAI간섭도를 이용하여 시선방향 지표변위와 비행방향 지표변위를 추출하고 이들 지표변위로부터 3차원 지표변위를 정밀하게 추출 할 수 있다.
이와 같은 정밀한 3차원 추출은 지표변위의 발생원인, 범위, 발생크기 등을 정확히 판단하는 것이 가능하다. 이는 매립지의 지반침하추출, 원자력 발전소 부지선정, 도심지의 지반침하 추출 등에 활용될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지표 변위 추출 장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지표 변위를 추출하는 과정에 관한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 지표 변위 추출 장치는 제1 지표 변위 추출부(110), 제2 지표 변위 추출부(120) 및 제3 지표 변위 추출부(130)를 포함한다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 지표 변위 추출부(110)는 합성 개구 레이더의 자료로부터 InSAR(interferometric Synthetic aperture radar) 자료를 이용한 합성 개구 레이더의 시선방향 지표변위를 추출하고(S210), 제2 지표 변위 추출부(120)는 합성 개구 레이더의 자료로부터 MAI(multiple aperture interferogram) 자료를 이용하여 합성 개구 레이더의 비행방향 지표변위를 추출하며(S220), 제3 지표 변위 추출부(130)는 시선방향과 비행방향 지표변위로부터 3차원 지표변위를 추출하는 단계(S230)를 포함한다.
이하에서는 각 구성요소 및 각 단계에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지표 변위 추출부의 세부 블록도이 도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 방향 지표 변위를 추출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지표 변위 추출부(110)는 제1 복소수자료 제작부(310), 공통대역 추출부(320), 제1 간섭도 제작부(330), 필터부(340), 제1 변환부(350) 및 제2 변환부(360)를 포함한다.
제1 복소수 자료 제작부(310)는 한 쌍의 합성 개구 레이더로부터 수신된 자료를 압축하여 복소수자료(SLC; single look complex)를 제작한다(S410). 상기한 합성 개구 레이더로부터 수신된 자료는 합성 개구 레이더가 촬영한 지상에 대한 영상 자료이다.
여기서, 한 쌍의 합성 개구 레이더는 수직 기선(perpendicular baseline)이 짧은 것이 바람직하다. 수직기선은 한 쌍의 합성 개구 레이더 센서가 지표면의 동일위치를 추출할 때의 두 센서간의 위치 차이인 기선(baseline)에 대하여 시선방향의 수직 성분을 의미한다. 이 수직기선이 길면 InSAR 자료가 생성되지 않기 때문에 짧은 수직기선을 지닌 합성 개구 레이더 자료를 이용한다.
또한, 제1 복소수 자료 제작부(310)는 합성 개구 레이더의 자료로부터 SLC자료를 제작함에 있어서 RD(Range-Doppler) 알고리즘을 이용할 수 있다.
공통 대역 추출부(320)는 간섭도의 품질 향상을 위해 한 쌍의 합성 개구 레이더에서 촬영된 자료 중 공통 대역의 자료를 획득하기 위해 필터링한다(S420).
제1 간섭도 제작부(330)는 두 합성 개구 레이더 자료에 기초하여 생성된 복소수자료부터 InSAR 자료를 제작한다(S430).
필터부(340)는 InSAR 자료로부터 수치표고자료를 이용함으로써 추출각의 차이에 의해서 발생되는 플랫어스 위상(flat-Earth phase) 및 지형고도의 차이에 의하여 발생되는 고도 위상(topographic phase)을 제거할 뿐 만 아니라, 기타 노이즈를 제거한다(S440).
제1 변환부(350)는 InSAR 자료의 영상에 대한 각 픽셀마다
Figure 112009067676016-pat00001
값을 지니는 위상값(
Figure 112009067676016-pat00002
)을
Figure 112009067676016-pat00003
값으로 변환하여 위상 언래핑(phase unwrapping)을 수행한다(S450).
마지막으로, 제2 변환부(S360)는 언래핑된 위상값을 시선방향의 지표변위 값(
Figure 112009067676016-pat00004
, 여기서
Figure 112009067676016-pat00005
는 레이더파장)으로 변환한다(S460).
상기와 같은 과정을 거쳐 시선 방향의 지표 변위를 획득할 수 있다.
도 5는 InSAR 자료를 이용하여 시선방향의 지표변위를 추출한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는 합성 개구 레이더 센서가 지구의 남극에서 북극방향으로 비행(상승궤도; ascending orbit)하면서 지표면을 촬영한 자료를 이용하여 추출된 시선방향의 지표변위를 나타낸 도면이고, 도 5의 (b)는 합성 개구 레이더 센서가 지구의 북극에서 남극방향으로 비행(하강궤도; descending orbit)하면서 지표면을 촬영한 자료를 이용하여 추출된 시선방향의 지표변위를 나타낸 도면이다.
도 5는 동일한 지표변위를 추출한 것이지만, 추출하는 시선방향의 차이에 따라 그 차이가 큰 것을 알 수 있다.
다음은 비행방향 지표변위를 추출하는 것에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행방향 지표변위 추출부를 구성하는 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행방향 지표 변위를 추출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
파라미터 결정부(610)는 전방 및 후방관측 SLC 영상을 제작하기 위한 파라미터를 결정하는데, 결정하여야 할 팔라미터는 전방 및 후방관측 도플러 중심 주파수(
Figure 112009067676016-pat00006
및
Figure 112009067676016-pat00007
), 평균 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00008
) 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(Subaperture Doppler bandwidth;
Figure 112009067676016-pat00009
)이다(S710).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 결정 과정과 관련된 도면이다.
도 8의 (a)는 주영상(master image)의 도플러 중심 주파수(
Figure 112009067676016-pat00010
), 부영상(slave image)의 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00011
), 두 영상의 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00012
)으로부터 공통 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00013
) 및 평균 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00014
)를 계산하는 과정을 나타내는 도면이고, 도 8의 (b)는 평균 도플러 중심 주파수(
Figure 112009067676016-pat00015
), 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00016
) 및 정규화된 스퀸트 조정 변수(normalized squint adjustment parameter,
Figure 112009067676016-pat00017
)로부터 계산된 전방 및 후방관측 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00018
) 및
Figure 112009067676016-pat00019
및
Figure 112009067676016-pat00020
으로부터 결정된 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00021
)을 나타낸 도면이다.
여기서, 주영상은 한 쌍의 합성 개구 레이더 자료 중 기준이 되는 영상을 의미하며, 일반적으로 촬영시간이 빠른 영상을 주 영상으로 한다.
또한 정규화된 스퀸트 조정변수(
Figure 112009067676016-pat00022
)는 안테나 어퍼쳐(aperture)의 크기를 전기적으로 조정하는 변수이다. 일반적으로, 정규화된 스퀸드 조정변수는 0.5 (정확히 안테나 어퍼쳐를 반으로 나눔)를 이용한다.
한편, 합성 개구 레이더 자료는 지표면의 한 물체를 수천 번 촬영하고 압축하여 고해상의 영상을 제작한다. 이때 전방관측 합성 개구 레이더 자료는 안테나 어퍼쳐(aperture)의 크기 중 전방으로 추출된 어퍼쳐의 크기에 해당하는 자료를 이용하여 영상을 제작한 것이고, 후방관측 합성 개구 레이더 자료는 후방으로 추출된 자료를 이용하여 제작한 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 평균 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00023
)는 영상의 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00024
) 및 부영상의 도플러 중심주파수를 이용하여 하기 수학식 1과 같이 결정된다.
Figure 112009067676016-pat00025
전방 및 후방관측 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00026
)는 상기 수학식 1로부터 결정된 평균 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00027
)와 두 영상의 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00028
)과 정규화된 스퀸트 조정 변수(
Figure 112009067676016-pat00029
)를 이용하여 하기 수학식2와 같이 결정된다.
Figure 112009067676016-pat00030
서브어퍼쳐 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00031
)은
Figure 112009067676016-pat00032
을 이용하여 하기 수학식3과 같이 결정된다.
Figure 112009067676016-pat00033
여기서 공통 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00034
)은 하기 수학식4와 같이 결정된다.
Figure 112009067676016-pat00035
제2 복소수자료 제작부(620)는 상기 결정된 파라미터를 이용하여 한 쌍의 합성 개구 레이더 자료로부터 한 쌍의 전방관측 및 후방관측 SLC자료를 제작한다(S720). SLC자료를 제작함에 있어서 하기 두 가지 특징이 있다.
첫째, 제2 복소수자료 제작부는 전방관측 SLC자료를 제작하기 위해 상기 결정된 파라미터 중 전방관측 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00036
) 및 서브어퍼쳐 도플러 대역 폭(
Figure 112009067676016-pat00037
)을 이용하고, 후방관측 SLC자료를 제작하기 위해 후방관측 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00038
) 및 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(
Figure 112009067676016-pat00039
)를 이용한다.
둘째, 제2 복소수자료 제작부는 전방 및 후방관측 SLC자료에서 동일 물체를 동일 위치로 만들기 위하여 평균 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00040
)를 이용하여 레인지 셀 마이그레이션 보정(RCMC, range cell migration correction)를 적용한다.
합성 개구 레이더가 한 물체를 수천 번 촬영한 합성 개구 레이더 자료를 압축하는 과정을 통하여 SLC 영상을 얻는다. 그러나 합성 개구 레이더 자료에서 한 물체에 대한 정보는 센서와 물체사이의 거리의 변화에 의해서 직선의 형태로 나타나지 않고 곡선의 형태를 지니게 되는데 이를 레인지 셀 마이그레이션(range cell migration)이라 한다. 또한, 이러한 현상을 직선으로 보정해주는 과정을 레인지 셀 마이그레이션 보정(RCMC, range cell migration correction)이라 한다. 전방 및 후방관측 SLC자료 제작시 서로 다른 도플러 중심주파수를 이용하기 때문에 영상의 가로방향(range방향)으로 위치 차이도 지니게 되는는데 물체를 동일 위치로 만들기 위해 평균 도플러 중심주파수(
Figure 112009067676016-pat00041
)를 이용하는 것이다.
차 계산부(630)는 제2 복소수자료 제작부(620)에서 제작된 전방관측 SLC 자료로부터 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 SLC 자료로부터 후방관측 InSAR 자료를 제작하고, 전방관측 InSAR 자료와 후방관측 InSAR 자료의 차이를 계산한다(S730).
상기한 전방관측 InSAR 자료 제작은 전방관측 SLC 주영상과 전방관측 SLC 부영상의 정합하고, 간섭도의 품질 향상을 위한 공통 대역 필터링, 멀티룩 처리(multilook processing)를 함으로서 수행된다. 후방관측 InSAR 자료 제작도 전방관측 InSAR 자료 제작과 동일한 방법으로 수행된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 및 후방관측 InSAR 자료의 기하를 나타내는 도면이다.
도 9의
Figure 112009067676016-pat00042
는 한 쌍의 합성 개구 레이더센서의 기선이며,
Figure 112009067676016-pat00043
는 추출각(look angle) 및 기선의 방위(baseline orientation)를 의미한다. 또한, 도 9의
Figure 112009067676016-pat00044
는 각각 전방 및 후방관측 InSAR 자료의 기선의 차이, 추출각의 차이 및 기선 방위의 차이를 의미한다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 전방관측과 후방관측의 경우 센서가 서로 다른 위치에 위치해 있다. 이 차이는 합성 개구 레이더 센서 시스템에 따라 다르며, 약 2km이상을 넘는다. 만약 두 궤도가 정확히 평행이라면 두 영상 레이더 센서 사이의
Figure 112009067676016-pat00045
는 0이 되지만, 이러한 경우는 이상적이다. 그러므로 전방 및 후방관측 센서의 위치 차이에 의하여
Figure 112009067676016-pat00046
는 0이 될 수 없다. 이러한
Figure 112009067676016-pat00047
는 MAI 자료에서 플랫어스 위상과 고도 위상을 발생시키기 때문에
Figure 112009067676016-pat00048
를 계산하여 이를 보정해주어야 한다. 여기서 플랫어스 위상은 합성 개구 레이더 자료 생성시 range방향으로 추출각이 변하기 때문에 발생하는 것이고, 고도 위상은 지형의 고도차이에 의해서 발생된다.
에 의하여 발생되는 플랫어스 위상은 다음과 같이 결정된다.
도 9로부터 전방관측 InSAR 자료에서 주영상과 부영상 사이의 경사거리(slant range distance)차이(
Figure 112009067676016-pat00049
)는 근사적으로 하기 수학식 5와 같다.
Figure 112009067676016-pat00050
또한 후방관측 InSAR 자료의 경사거리(slant range distance)차이(
Figure 112009067676016-pat00051
)는 하기 수학식 6과 같다.
Figure 112009067676016-pat00052
수학식 5와 6으로부터 MAI 자료의 경사거리차이
Figure 112009067676016-pat00053
의 차로 정의되며, 이는 하기 수학식 7과 같다.
Figure 112009067676016-pat00054
일반적으로 합성 개구 레이더 시스템은(여기서 합성 개구 레이더 시스템은 한쌍 이상의 합성 개구 레이더를 포함한다) 도플러 중심주파수의 변화가 적고, 또한 추출각의 차이는
Figure 112009067676016-pat00055
도로 매우 작은 값이므로
Figure 112009067676016-pat00056
의 값은 무시할 수 있기 때문에 하기 수학식 8과 같이 근사화할 수 있다.
Figure 112009067676016-pat00057
수학식 8로부터 MAI 위상(
Figure 112009067676016-pat00058
)은 하기 수학식 9와 같다.
Figure 112009067676016-pat00059
경사거리(
Figure 112009067676016-pat00060
)에 따른
Figure 112009067676016-pat00061
의 미분은 하기 수학식 10과 같다.
Figure 112009067676016-pat00062
여기서,
Figure 112009067676016-pat00063
로서 수직기선의 차이이다.
그러므로 MAI 위상의 위상 기울기는 수직기선 차이 (
Figure 112009067676016-pat00064
)와 보이는 각의 기울기(
Figure 112009067676016-pat00065
)의 함수이다. 지구표면이 곡선이기 때문에
Figure 112009067676016-pat00066
는 하기 수학식 11에 의하여 정의된다.
Figure 112009067676016-pat00067
여기서,
Figure 112009067676016-pat00068
는 지구 중심에서 위성까지의 거리이다.
수학식 11에서
Figure 112009067676016-pat00069
는 매우 작은 양이어서 무시할 수 있기 때문에 수학식 9는 하기 수학식12와 같이 수학식 10을 이용하여 근사화할 수 있다.
Figure 112009067676016-pat00070
결국 경사거리(
Figure 112009067676016-pat00071
)에 따른
Figure 112009067676016-pat00072
의 변화는
Figure 112009067676016-pat00073
에 따라 변하게 됨으로써 플랫어스 위상이 발생하게 된다. 만약 ERS-1/2의 합성 개구 레이더 시스템을 이용하고
Figure 112009067676016-pat00074
이 0.1m라면, 이 변화는 140도의 위상 차이를 발생시킨다. 140도의 위상 차이는 약 3.8m의 비행방향 지표변위에 해당된다. 이 차이는 매우 큰 값으로 반드시 보정되어야 한다.
또한 고도 위상은 수학식 9를 지구타원체 반지름
Figure 112009067676016-pat00075
에 대하여 미분하여 얻는다.
Figure 112009067676016-pat00076
여기서
Figure 112009067676016-pat00077
는 지구회전타원체의 반지름이며,
Figure 112009067676016-pat00078
는 지구타원체를 이용하여 결정할 수 있다.
Figure 112009067676016-pat00079
MAI위상에 대한 고도위상은 하기 수학식 15와 같이 표현된다.
Figure 112009067676016-pat00080
결과적으로 플랫어스 위상을 제거한 후의 고도위상은 하기 수학식16과 같다.
Figure 112009067676016-pat00081
여기서,
Figure 112009067676016-pat00082
는 플랫어스 위상이고,
Figure 112009067676016-pat00083
는 지표고도차를 의미한다.
만약 ERS-1/2의 합성 개구 레이더 시스템을 이용하고
Figure 112009067676016-pat00084
이 0.1m라면, 2,000m의 고도차에 대하여 약 -7.5도의 위상을 지니게 된다. 이는 약 20cm의 비행방향 지표변위에 해당한다.
수학식 12과 수학식 15와 같이
Figure 112009067676016-pat00085
에 의하여 플랫어스 위상과 고도위상이 발생하며, 비행방향 지표변위를 정확히 추출하기 위해서는 이 위상값은 제거되어야 한다. 그러나
Figure 112009067676016-pat00086
값은 일반적으로 수 내지 수십 cm의 매우 작은 값이기 때문에 위성궤도정보를 이용하여 이 값을 얻기는 거의 불가능하다.
제2 간섭도 제작부(640)는 전방관측 InSAR 자료의 위상과 후방관측 InSAR 자료의 위상의 차이로부터 서로 다른 수직기선을 적용하여 플랫어스위상과 고도위상을 제거하고 정합오차에 의해 발생하는 잔여위상을 제거하여 MAI 자료를 제작한다(S740).
하기는 MAI 자료 제작 과정을 보다 구체적으로 설명한다.
제2 간섭도 제작부(640)는 전방관측 InSAR 자료의 위상과 후방관측 InSAR 자료의 위상의 차이로부터 제작하며 하기 수학식 17과 같은 초기 MAI 자료를 제작한다.
Figure 112009067676016-pat00087
여기서
Figure 112009067676016-pat00088
는 각각 전방관측과 후방관측 InSAR자료의 위상을 나타내며,
Figure 112009067676016-pat00089
은 영상의 라인수(azimuth number)와 픽셀수(range number)이다.
그리고, 제2 간섭도 제작부(640)는 전방관측 InSAR 자료의 플랫어스 위상과 고도위상 제거하기 위해 수직기선(
Figure 112009067676016-pat00090
)을 이용하며, 후방관측 InSAR자료의 플랫어스 위상과 고도위상 제거하기 위해 수직기선과 수직기선의 합(
Figure 112009067676016-pat00091
)을 이용한다.
그리고, 제2 간섭도 제작부(640)는 상기 플랫어스 위상과 고도위상 제거된 전방 및 후방관측 InSAR 자료에 합성 개구 레이더에 사용되는 필터를 각각 적용하여 노이즈를 제거한다. MAI 자료는 전방 및 후방관측 InSAR의 위상차로부터 제작되기 때문에 전방 및 후방관측 InSAR 자료에 노이즈를 제거하는 것은 MAI 자료의 품질향상에 매우 중요하다. 상기한 필터로서 골드스타인 필터(Goldstein filter), 감마 필터(GAMMA filter), 메디안필터(median filter), LEE 필터 등을 이용할 수 있다.
또한, 수학식 11과 수학식 15 등에서의 근사화 과정과 정합오차에 의하여 잔여위상이 발생하게 되는데, 이러한 잔여위상을 제거하기 위해 MAI 자료 제작부는 초기 MAI 자료를 하기 수학식 18과 같은 2차 다항식 모델로 피팅하여 2차 다항식 모델 파라미터를 산출한다.
Figure 112009067676016-pat00092
여기서,
Figure 112009067676016-pat00093
는 2차 다항식 모델의 파라미터이다.
그리하여, 초기 MAI 자료에서 상기 2차 다항식 모델의 차를 산출함으로써 잔여 위상을 제거한다.
그리고 나서 MAI 자료 제작부는 하기 수학식 19를 이용하여 2차 다항식의 모델 파라미터로부터 수직기선 차이를 계산한다.
Figure 112009067676016-pat00094
여기서
Figure 112009067676016-pat00095
는 초기 MAI 자료에서 range방향으로의 픽셀의 간격을 의미한다.
한편, 고도에 따른 MAI 자료의 잔여위상은 하기 수학식 20과 같은 1차 선형 모델을 이용하여 피팅하고, 모델 파라미터를 계산한 후, 상기 모델을 잔여 위상이 제거된 MAI 자료에서 제거해준다.
Figure 112009067676016-pat00096
여기서,
Figure 112009067676016-pat00097
는 지표고도이며 ,
Figure 112009067676016-pat00098
는 1차 선형 모델의 파라미터이다.
도 10은 MAI 자료에서 잔여위상을 제거 후 MAI 자료의 향상을 보여주는 도면이다.
도 10의 (a) 잔여위상 제거 전의 경사거리에 대한 MAI 자료의 위상변화를 보인다. MAI 자료의 위상은 경사거리에 따라 잔여위상을 지니고 있다. 도 10의 (b)는 고도에 따른 잔여위상을 표현한 도면이다. 고도에 따른 잔여위상은 선형으로 나타나는 것임을 알 수 있다. 도 10의 (c) 및 (d)는 각각 보정 후의 경사거리와 고도에 따른 MAI 자료의 위상 변화를 나타낸 도면이다. 이와 같이 잔여위상 제거를 통하여 정밀한 MAI 자료를 제작할 수 있다.
비행방향 지표변위 결정부(650)는 상기 제작된 MAI 자료를 이용하여 비행방향으로의 지표변위를 결정한다(S750). 구체적으로, 상기 제작된 MAI 자료를 위상 언래핑(phase unwrapping)과정을 통하여 영상의 각 픽셀마다
Figure 112009067676016-pat00099
값을 지니는 위상값(
Figure 112009067676016-pat00100
)을
Figure 112009067676016-pat00101
값으로 변환한 후, 언래핑된 위상값을 비행방향의 지표변위 값(
Figure 112009067676016-pat00102
, 여기서
Figure 112009067676016-pat00103
은 합성 개구 레이더 센서의 비행방향에 대한 유효안테나구경)으로 변환을 통하여 이루어진다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 MAI 자료를 이용하여 비행방향의 지표변위를 추출한 결과를 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)는 합성 개구 레이더 센서가 지구의 남극에서 북극방향으로 비행(상승궤도; ascending orbit)하면서 지표면을 촬영한 합성 개구 레이더 자료 쌍을 이용하여 추출한 비행방향의 지표변위를 나타내고, 도 11의 (b)는 합성 개구 레이더 센서가 지구의 북극에서 남극방향으로 비행(하강궤도; descending orbit)하면서 지표면을 촬영한 합성 개구 레이더 자료 쌍을 이용하여 추출한 비행방향의 지표변위를 나타낸다.
도 11의 (a)와 11의 (b)는 동일한 지표변위를 추출한 것이지만, 비행방향의 차이에 따라 그 차이가 크게 나타나는 것을 알 수 있다.
제3 지표 변위 추출부(130)는 InSAR 자료로부터의 시선방향 지표변위 추출값과 MAI 자료로부터의 비행방향 지표변위 추출값으로부터 3차원 지표변위의 동서방향벡터성분(
Figure 112009067676016-pat00104
), 남북방향벡터성분(
Figure 112009067676016-pat00105
) 및 고도방향벡터성분(
Figure 112009067676016-pat00106
)을 추출한다. 3차원 지표변위의 동서방향벡터성분(
Figure 112009067676016-pat00107
), 남북방향벡터성분(
Figure 112009067676016-pat00108
) 및 고도방향벡터성분(
Figure 112009067676016-pat00109
)을 추출하기 위해서는 각각 상승궤도 및 하강궤도에서 촬영되는 한 쌍 이상의 합성 개구 레이더 자료를 이용하는 것이 바람직하다. 3차원 지표변위는 두 개의 시선방향 지표변위와 하나의 비행방향 지표변위를 통하여 추출될 수도 있지만, 오차를 줄이기 위해서는 네 개 이상의 지표변위 벡터가 요구되기 때문이다.
구체적으로, 3차원 지표변위를 동서방향, 남북방향, 고도방향좌표계를 지니는
Figure 112009067676016-pat00110
로 표현하고, 시선방향 지표변위나 비행방향지표변위를 위성의 궤도정보에 의한 국지궤도좌표계를 지니는
Figure 112009067676016-pat00111
로 표현하면, 시선방향 또는 비행방향 지표변위는 하기 수학식 21에 의하여 정의된다.
Figure 112009067676016-pat00112
여기서,
Figure 112009067676016-pat00113
는 각각 벡터
Figure 112009067676016-pat00114
의 크기와 단위벡터이다.
Figure 112009067676016-pat00115
가 시선방향 지표변위인 경우,
Figure 112009067676016-pat00116
은 하기 수학식 22에 의하여 정의된다.
Figure 112009067676016-pat00117
여기서,
Figure 112009067676016-pat00118
는 시선벡터의 입사각(incidence angle)과 방위각(orientation angle)을 각각 나타낸다. 또한,
Figure 112009067676016-pat00119
가 비행방향 지표변위인 경우, 은 하기의 수학식에 의하여 정의된다.
Figure 112009067676016-pat00120
여기서,
Figure 112009067676016-pat00121
는 위성의 궤적각(satellite's track angle)이다.
최소제곱법을 이용한 3차원 지표변위 벡터
Figure 112009067676016-pat00122
에 대한 최적의 해(
Figure 112009067676016-pat00123
)는 하기 수학식 24와 같이 결정된다.
Figure 112009067676016-pat00124
여기서,
Figure 112009067676016-pat00125
는 공분산행렬로 각 지표변위 값에 가중치를 주는 것이며,
Figure 112009067676016-pat00126
로 각각 정의된다.
영상내의 모든 픽셀에 대한 3차원 지표변위는 수학식 24를 이용하여 추출될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출된 3차원 지표변위를 나타낸 도면이다. 추출된 3차원 지표변위는 도 5의 두 시선방향 지표변위와 도 11의 두 비행방향 지표변위를 이용하여 추출되었다.
도 12의 (a)는 3차원 지표변위의 동서방향성분을 나타내며, 도 12의 (b)는 지표변위의 남북방향성분을 나타내고, 도 12의 (c)는 지표변위의 고도방향성분을 나타낸다. 도 12의 (d)는 수평방향의 이동은 화살표로 표시한 것이며, 수직방향(고 도방향)은 칼라로 표현하였다. 이와 같은 도면으로부터 지표변위의 수평/수직적 변화를 정확하게 판단할 수 있다.
도 13는 도 12에 나타낸 AA'의 단면에 대한 3차원 지표변위를 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, AA' 단면에 따른 3차원 지표변위를 추출할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출된 3차원 지표변위와 GPS로 추출된 3차원 지표변위를 비교하여 정확도를 평가한 결과를 도시한 도면이다. 이 결과로부터 동서방향으로 제곱평균오차(RMSE)가 1.83cm, 남북방향으로 5.76cm, 고도방향으로 3.40cm였다. 이는 기존의 방법을 이용했을 때에 비하여 정밀도가 3배 이상 향상된 결과이다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 단계와 구성요소를 갖는 항공라이다자료를 이용한 건물외곽선 자동 추출 방법에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지표 변위 추출 장치의 개략적인 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 지표 변위를 추출하는 과정에 관한 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지표 변위 추출부의 세부 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 방향 지표 변위를 추출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 InSAR 자료를 이용하여 시선방향의 지표변위를 추출한 결과를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행방향 지표변위 추출부를 구성하는 블록도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행방향 지표 변위를 추출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 결정 과정과 관련된 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 및 후방관측 InSAR 자료의 기하를 나타내는 도면,
도 10은 MAI 자료에서 잔여위상을 제거 후 MAI 자료의 향상을 보여주는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 MAI 자료를 이용하여 비행방향의 지표 변위를 추출한 결과를 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출된 3차원 지표변위를 나타낸 도면,
도 13는 도 12에 나타낸 AA'의 단면에 대한 3차원 지표변위를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출된 3차원 지표변위와 GPS로 추출된 3차원 지표변위를 비교하여 정확도를 평가한 결과를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 제1 지표변위 추출부 120: 제2 지표변위 추출부
130: 제3 지표변위 추출부 310: 제1 복소수자료 제작부
320: 공통대역 추출부 330: 제1 간섭도 제작부
340: 필터부 350: 제1 변환부
360: 제2 변환부 610: 파라미터 결정부
620: 제2 복소수자료 제작부 630: 차 계산부
640: 제2 간섭도 제작부 650: 비행방향 지표변위 결정부

Claims (20)

  1. 합성 개구 레이더의 InSAR(interferometric Synthetic aperture radar) 자료를 이용한 합성 개구 레이더의 시선방향 지표변위를 추출하는 단계;
    전방 관측 합성 개구 레이더 자료 및 후방 관측 개구 레이더 자료를 이용하여 MAI(multiple aperture interferogram) 자료를 제작하고, 상기 제작된 MAI자료를 이용하여 상기 합성 개구 레이더의 비행방향 지표변위를 추출하는 단계; 및
    상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위로부터 3차원 지표변위를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시선방향 지표변위 추출단계는,
    상기 합성 개구 레이더로부터 수신된 자료를 압축하여 복소수자료(SLC; single look complex)를 제작하는 단계;
    복소수자료부터 InSAR 자료를 제작하는 단계;
    상기 InSAR 자료로부터 노이즈를 제거하는 단계;
    상기 InSAR 자료의 영상에 대한 각 픽셀의 위상값을 위상 언래핑(phase unwrapping)하는 단계; 및
    상기 언래핑된 위상값을 시선방향의 지표변위 값으로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 노이즈를 제거하는 단계는,
    상기 InSAR 자료로부터 수치표고자료를 이용함으로써 플랫어스 위상(flat-Earth phase) 및 고도 위상(topographic phase)을 제거하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 비행방향 지표변위 추출 단계는,
    상기 전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 상기 후방관측 합성 개구 레이더 자료부터 전방 및 후방 관측 도플러 중심 주파수, 평균 도플러 중심주파수, 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(Subaperture Doppler bandwidth)의 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 결정된 파라미터를 이용하여 전방관측 및 후방관측 SLC자료를 제작하는 단계;
    상기 제작된 전방관측 SLC 자료로부터 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 SLC 자료로부터 후방관측 InSAR 자료를 제작하고, 전방관측 InSAR 자료와 후방관측 InSAR 자료의 차이를 계산하는 단계;
    상기 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 InSAR 자료의 차이로부터 MAI 자료를 제작하는 단계;
    상기 제작된 MAI 자료를 이용하여 비행방향으로의 지표변위를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전방관측 및 후방관측 SLC 자료를 제작하는 단계는,
    상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭을 이용하여 상기 전방관측 SLC자료를 제작하고, 상기 후방관측 도플러 중심주파수 및 상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭를 이용하여 후방관측 SLC자료를 제작하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 MAI 자료를 제작하는 단계는,
    플랫어스위상과 고도위상을 제거하고 정합오차에 의해 발생하는 잔여위상을 제거함으로써 상기 MAI 자료를 제작하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 3차원 지표변위를 추출하는 단계는,
    상기 InSAR 자료로부터의 시선방향 지표변위 추출값과 상기 MAI자료로부터의 비행방향 지표변위 추출값으로부터 3차원 지표변위의 동서방향벡터성분, 남북방향벡터성분 및 고도방향벡터성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 합성 개구 레이더는
    상승궤도에 촬영하는 한쌍의 합성 개구 레이더 및 하강궤도에서 촬영되는 한쌍 이상의 합성 개구 레이더인 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 합성 개구 레이더의 개수는 적어도 두 쌍이며,
    한 쌍의 합성 개구 레이더 각각에 대해 상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위를 추출하며,
    두 쌍의 합성 개구 레이더를 이용하여 3차원 지표변위를 추출하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 방법.
  11. InSAR(interferometric Synthetic aperture radar) 자료를 이용한 합성 개구 레이더의 시선방향 지표변위를 추출하는 제1 지표변위 추출부;
    전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 후방관측 합성 개구 레이더 자료를 이용하여 MAI(multiple aperture interferogram) 자료를 제작하고, 상기 제작된 MAI자료를 이용하여 상기 합성 개구 레이더의 비행방향 지표변위를 추출하는 제2 지표변위 추출부; 및
    상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위로부터 3차원 지표변위를 추출하는 제3 지표변위 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 지표변위 추출부는,
    상기 합성 개구 레이더로부터 수신된 자료를 압축하여 복소수자료(SLC; single look complex)를 제작 제1 복소수자료 제작부;
    상기 복소수자료부터 InSAR 자료를 제작하는 제1 간섭도 제작부;
    상기 InSAR 자료로부터 노이즈를 제거하는 필터부;
    상기 InSAR 자료의 영상에 대한 각 픽셀의 위상값을 위상 언래핑(phase unwrapping)하는 제1 변환부; 및
    상기 언래핑된 위상값을 시선방향의 지표변위 값으로 변환하는 제2 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 InSAR 자료로부터 수치표고자료를 이용함으로써 플랫어스 위상(flat- Earth phase) 및 고도 위상(topographic phase)을 제거하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  14. 삭제
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 지표변위 추출부는,
    상기 전방관측 합성 개구 레이더 자료 및 상기 후방관측 합성 개구 레이더 자료부터 전방 및 후방 관측 도플러 중심 주파수, 평균 도플러 중심주파수 및 서브어퍼쳐 도플러 대역폭(Subaperture Doppler bandwidth)의 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부;
    상기 결정된 파라미터를 이용하여 전방관측 및 후방관측 SLC자료를 제작하는 제2 복소수자료 제작부;
    상기 제작된 전방관측 SLC 자료로부터 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 SLC 자료로부터 후방관측 InSAR 자료를 제작하고, 전방관측 InSAR 자료와 후방관측 InSAR 자료의 차이를 계산하는 차 계산부;
    상기 전방관측 InSAR 자료와 상기 후방관측 InSAR 자료의 차이로부터 MAI 자료를 제작하는 제2 간섭도 제작부; 및
    상기 제작된 MAI 자료를 이용하여 비행방향으로의 지표변위를 결정하는 비행방향 지표변위 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제2 복소수자료 제작부는,
    상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭을 이용하여 상기 전방관측 SLC자료를 제작하고, 상기 후방관측 도플러 중심주파수 및 상기 서브어퍼쳐 도플러 대역폭를 이용하여 후방관측 SLC자료를 제작하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제2 간섭도 제작부는
    플랫어스위상과 고도위상을 제거하고 정합오차에 의해 발생하는 잔여위상을 제거함으로써 상기 MAI 자료를 제작하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 제3 지표변위 추출부는,
    상기 InSAR 자료로부터의 시선방향 지표변위 추출값과 상기 MAI자료로부터의 비행방향 지표변위 추출값으로부터 3차원 지표변위의 동서방향벡터성분, 남북방향벡터성분 및 고도방향벡터성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 합성 개구 레이더는
    상승궤도에 촬영하는 한쌍의 합성 개구 레이더 및 하강궤도에서 촬영되는 한쌍 이상의 합성 개구 레이더인 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 합성 개구 레이더의 개수는 적어도 두 쌍이며,
    한 쌍의 합성 개구 레이더 각각에 대해 상기 시선방향 지표변위 및 상기 비행방향 지표변위를 추출하며,
    두 쌍의 합성 개구 레이더를 이용하여 3차원 지표변위를 추출하는 것을 특징으로 하는 3차원 지표변위 추출 장치.
KR1020090105687A 2009-11-03 2009-11-03 3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치 KR101111689B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090105687A KR101111689B1 (ko) 2009-11-03 2009-11-03 3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090105687A KR101111689B1 (ko) 2009-11-03 2009-11-03 3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110048925A KR20110048925A (ko) 2011-05-12
KR101111689B1 true KR101111689B1 (ko) 2012-02-14

Family

ID=44360143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090105687A KR101111689B1 (ko) 2009-11-03 2009-11-03 3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101111689B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315243B1 (ko) 2013-03-07 2013-10-08 중앙항업(주) 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법
CN103822598A (zh) * 2014-02-26 2014-05-28 北京理工大学 地基sar在时间去相关严重区域的形变监测方法
KR20170014167A (ko) 2015-07-29 2017-02-08 서울시립대학교 산학협력단 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치
US9971030B2 (en) 2012-12-28 2018-05-15 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Method and apparatus for correcting ionic distortion of satellite radar interferogram
US10006995B2 (en) 2014-08-04 2018-06-26 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Method and apparatus for stacking multi-temporal MAI interferograms
KR102097592B1 (ko) * 2019-09-30 2020-04-07 대한민국 센티넬 위성을 이용한 대용량 위성영상의 자동 다운로드 서비스 제공 방법
KR102086323B1 (ko) * 2019-09-30 2020-05-26 대한민국 ＰＳＩｎＳＡＲ 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법
KR102142674B1 (ko) 2019-08-01 2020-08-07 서울시립대학교 산학협력단 위성레이더 오프셋트래킹 지표변위 모델 기반 위성레이더 간섭영상의 불구속화 방법 및 그 장치

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105510916B (zh) * 2015-11-30 2017-10-17 中国科学院电子学研究所 一种基于InISAR系统的运动目标探测方法
CN105842691B (zh) * 2016-03-17 2018-01-12 中国测绘科学研究院 大区域InSAR形变结果的自动化平差及镶嵌方法及装置
CA3036915A1 (en) * 2016-06-03 2017-12-07 Deutsches Zentrum Fur Luft-Und Raumfahrt E.V. Method for producing an earth observation image of a region by means of a radar having synthetic aperture
CN106842199A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 湖南科技大学 一种融合不同分辨率sar数据监测地表形变的方法
KR101958547B1 (ko) * 2017-04-14 2019-03-14 연세대학교 산학협력단 단일 경로와 단일 안테나를 이용한 영상 레이다의 고도 측정 시스템 및 방법
KR102214994B1 (ko) * 2019-04-23 2021-02-10 주식회사 무림지앤아이 지반 정보 데이터 영상처리에 따른 지반 변화 확인 방법
US20220283294A1 (en) * 2019-08-05 2022-09-08 Nec Corporation Phase unwrapping device and phase unwrapping method
CN113091599B (zh) * 2021-04-06 2021-12-03 中国矿业大学 融合无人机dom和星载sar影像的地表三维形变提取方法
CN114185048B (zh) * 2022-02-15 2022-05-31 湖南吉赫信息科技有限公司 地基InSAR提取滑坡位移向量的方法、系统及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309178A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Oyo Corp 合成開口レーダを用いる地表面変動量計測方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004309178A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Oyo Corp 合成開口レーダを用いる地表面変動量計測方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9971030B2 (en) 2012-12-28 2018-05-15 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Method and apparatus for correcting ionic distortion of satellite radar interferogram
KR101315243B1 (ko) 2013-03-07 2013-10-08 중앙항업(주) 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법
CN103822598A (zh) * 2014-02-26 2014-05-28 北京理工大学 地基sar在时间去相关严重区域的形变监测方法
CN103822598B (zh) * 2014-02-26 2016-05-25 北京理工大学 地基sar在时间去相关严重区域的形变监测方法
US10006995B2 (en) 2014-08-04 2018-06-26 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Method and apparatus for stacking multi-temporal MAI interferograms
KR20170014167A (ko) 2015-07-29 2017-02-08 서울시립대학교 산학협력단 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치
KR101712084B1 (ko) * 2015-07-29 2017-03-03 서울시립대학교 산학협력단 멀티간섭기법 기반의 이온왜곡 보정 방법 및 그 장치
KR102142674B1 (ko) 2019-08-01 2020-08-07 서울시립대학교 산학협력단 위성레이더 오프셋트래킹 지표변위 모델 기반 위성레이더 간섭영상의 불구속화 방법 및 그 장치
US11543517B2 (en) 2019-08-01 2023-01-03 University Of Seoul Industry Cooperation Foundation Method and apparatus for phase unwrapping of synthetic aperture radar (SAR) interferogram based on SAR offset tracking surface displacement model
KR102097592B1 (ko) * 2019-09-30 2020-04-07 대한민국 센티넬 위성을 이용한 대용량 위성영상의 자동 다운로드 서비스 제공 방법
KR102086323B1 (ko) * 2019-09-30 2020-05-26 대한민국 ＰＳＩｎＳＡＲ 기반 센티넬 위성영상의 연속성을 유지하는 자동 모니터링 서비스 제공 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110048925A (ko) 2011-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101111689B1 (ko) 3차원 지표 변위 추출 방법 및 그 장치
US10006995B2 (en) Method and apparatus for stacking multi-temporal MAI interferograms
KR101490981B1 (ko) 위성레이더 간섭도의 이온왜곡 보정방법 및 그 장치
CN109031300B (zh) 合成孔径雷达监测危岩体变形方法及系统
CN104237887B (zh) 一种sar遥感影像匹配方法
KR101135070B1 (ko) 합성 개구 레이더 영상을 이용한 물체의 속도측정 방법 및 그 장치
KR100529401B1 (ko) 합성 개구 레이더 영상을 이용한 수치표고자료 제작 장치및 그 방법
KR102142674B1 (ko) 위성레이더 오프셋트래킹 지표변위 모델 기반 위성레이더 간섭영상의 불구속화 방법 및 그 장치
CN108663678B (zh) 基于混合整数优化模型的多基线InSAR相位解缠算法
CN102866393B (zh) 一种基于pos与dem数据的sar多普勒参数估计方法
Capaldo et al. Evaluation and comparison of different radargrammetric approaches for Digital Surface Models generation from COSMO-SkyMed, TerraSAR-X, RADARSAT-2 imagery: Analysis of Beauport (Canada) test site
CN109239710B (zh) 雷达高程信息的获取方法及装置、计算机可读存储介质
Gens Quality assessment of SAR interferometric data
CN103616682A (zh) 一种基于曲面投影的多基线InSAR处理方法
CN109633639A (zh) Topsar干涉数据的高精度快速配准方法
CN103454633A (zh) 一种基于后向投影算法的干涉sar动基线处理方法
CN105572648B (zh) 一种合成孔径雷达回波数据距离徙动校正方法和装置
CN216411556U (zh) 基于时间序列干涉形变量测量的合成孔径雷达系统
KR101873732B1 (ko) 위성레이더 오프셋트래킹 지표변위 지도의 왜곡 보정 장치 및 그 방법
KR102151362B1 (ko) 극좌표변환을 이용한 항공기기반 영상복원장치 및 이를 이용한 영상복원방법
Nikolakopoulos et al. Preliminary results of using Sentinel-1 SAR data for DSM generation
Sefercik Productivity of terraSAR-X 3D data in urban areas: A case study in trento
Sefercik et al. Comprehensive comparison of VHR 3D spatial data acquired from IKONOS and TerraSAR-X imagery
KR101315243B1 (ko) 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법
CN108983230B (zh) 一种基于sar方位向偏移的电离层层析构建方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee