KR101315243B1 - 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법 - Google Patents

위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수를 변형하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성레이더 간섭기법(InSAR; Interferometric Synthetic Aperture Radar)의 정밀도 향상을 위하여 도플러 중심 주파수를 정확하게 변형하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법은 촬영시기를 달리하는 주영상과 부영상으로서 방위-거리 영역의 위성레이더영상을 방위방향으로 퓨리에 변환하여 도플러-거리 영역으로 변환된 제1차 보정 위성레이더영상을 제작하는 도플러 주파수 변환단계; 상기 제1차 보정 위성레이더영상의 도플러 주파수에 대한 각 화소값의 절대값을 거리방향으로 평균한 도플러 스페트럼을 제작하고, 상기 도플러 스펙트럼을 정규화한 후에 역수화하여 참조 도플러 스펙트럼을 제작하는 참조 도플러 스펙트럼 제작단계; 상기 제1차 보정 위성레이더영상에 상기 참조 도플러 스펙트럼을 곱하여 도플러-거리 영역의 제2차 보정 위성레이더영상을 제작하는 도플러 스펙트럼 보정단계; 상기 주영상과 부영상 각각의 상기 도플러 스펙트럼을 윈도우기법에 적용하여 새로운 도플러 중심주파수를 중심으로 대칭인 윈도우를 제작하고, 상기 윈도우를 상기 주영상과 부영상 각각에 대한 상기 제2차 보정 위성레이더영상에 곱하여 도플러-거리 영역의 제3차 보정 위성레이더영상을 제작하는 윈도윙단계; 도플러-거리 영역의 상기 제3차 보정 위성레이더영상을 도플러 주파수방향으로 퓨리에 역변환하여 방위-거리 영역의 제4차 보정 레이더영상으로 변환하는 도플러주파수 역변환단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법{Transformation methods of Doppler frequency of radar images}
본 발명은 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수를 변형하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성레이더 간섭기법(InSAR; Interferometric Synthetic Aperture Radar)의 정밀도 향상을 위하여 도플러 중심 주파수를 정확하게 변형하는 방법에 관한 것이다.
근래에 개발된 위성레이더 간섭기법은 다른 시기에 촬영된 두 장의 위성레이더 영상을 이용하여 2차원적으로 수십 km2 이상의 넓은 지역에서 수 cm 내지 수 mm 정도의 측정 민감도를 지니고 지표변위를 관측하는데 성공적으로 이용되어온 기술이다.
과거 15년 동안 위성 레이더 간섭기법은 화산, 지진, 빙하, 산사태와 같은 자연재해관측과 지하수 펌핑에 의한 침하, 매립지 침하, 폐광산침하 등과 같은 지반침하관측에 활용되어 왔다.
더욱이 위성레이더 간섭기법은 일반적으로 동일시기에 촬영된 두 장의 위성레이더 영상을 이용하여 정밀 수치표고자료(DEM; digital elevation model)를 제작하는데 활용되고 있다. 일례로 미국 나사에서 전세계의 수치표고자료를 제작하여 무료배포하고 있는 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission) 수치표고자료도 위성레이더 간섭기법을 이용하였다.
일반적으로 동일시기에 촬영된 두 장의 위성레이더 영상은 대개 하나의 레이더 송신기와 두 개의 레이더 수신기에 의해서 동시에 영상이 촬영되기 때문에 두 영상의 촬영기하는 거의 완벽하게 동일한 반면, 다른 시기에 촬영된 두 장의 위성레이더 영상은 대개 하나의 레이더 송신기와 수신기로 구성된 레이더 센서를 이용하여 서로 다른 날 촬영된 것이기 때문에 각 촬영 당시의 위성위치와 자세의 차이에 의하여 촬영기하가 달라진다.
위성레이더 영상에서 촬영기하가 달라진다는 것은 스퀸트각(squint angle)이 서로 다르다는 것을 의미한다. 여기서 스퀸트각은 위성의 비행방향과 센서의 시선방향(LOS; line-of-sight)이 이루는 각으로 시선방향이 위성진행방향과 정확히 수직일 때를 0으로 정의하며, 위성자세 중 피치각(pitch angle)와 요각(yaw angle)의 변화에 의하여 결정된다.
이러한 스퀸트각의 변화는 도플러 중심주파수(Doppler Centroid)를 변화시킨다. 여기서 도플러 중심주파수는 레이더 센서가 방출하는 빔의 센터에 해당하는 도플러 주파수를 의미하는 것으로 레이더영상에서 도플러 주파수는 레이더 영상의 비행방향(flight direction 또는 azimuth direction)으로의 주파수영역을 의미한다.
이와 같이 도플러 중심주파수가 다른 두 장의 영상 즉, 촬영기하가 서로 다른 두 장의 영상에 대하여 위성레이더 간섭기법의 향상을 위해서는 각 영상의 도플러 중심주파수를 변형하여 동일하게 만들어야 한다.
지금까지는 단순하게 카이져-베셀 윈도우(Kaiser-Bessel Window)기법이나, 해닝 또는 해밍 윈도우(Hanning or Hamming windows)기법을 이용한 윈도윙처리기법(windowing)으로 단순하게 도플러 중심주파수를 변형시켰다.
이와 같은 단순 윈도윙 처리기법은 변형 도플러 중심주파수를 중심으로 대칭인 윈도우를 제작하여 레이더 영상의 도플러 주파수에 곱하는 방식이다.
그러나 레이더 영상의 도플러 스펙트럼이 도플러중심주파수를 중심으로 벨모양의 가우시안 형태를 지니고 있기 때문에 단순히 윈도우를 곱하면 도플러 스펙트럼이 정확히 대칭이 되지 않고 한쪽으로 치우치게 되어 변형된 도플러 중심주파수가 왜곡되는 단점을 지닌다.
따라서 위성레이더 간섭기법을 적용하기 위해서 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수를 정확하게 변형할 수 있는 방법이 요구된다.
참고로, 두 장의 위성 레이더 영상에서 도플러 중심 주파수를 변형하는 종래기술로는 공개특허 제2012-0009186호 [SAR데이터를 이용하여 수치고도모형을 제작하기 위한 방법]이 있는데, 상기 공개특허는 단순히 "두개의 SAR데이터의 정렬 방향의 스펙트럼에서 중심 주파수의 차이를 보정"이라고 기재되어 있을 뿐이어서, 위에서 언급한 단순 윈도윙 처리기법을 사용하는 것으로 사료되고,
위성 레이더 영상의 정확한 도플러 중심 주파수를 추출하는 방법에 관한 종래기술로는 등록특허 제1173954호 "SAR 영상 형성을 위한 도플러 중심주파수 정보 추정방법 및 그를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 매체" 가 있는데, 이는 위성레이더 영상 각각에 대한 정확한 도플러 중심 주파수를 추출하는 것으로 본 발명과 같이 두 위성레이더 영상의 도플러 중심 주파수가 일치되도록 변환하는 것은 아니다.
본 발명은 위와 같이 종래기술에서 단순 윈도윙 처리기법을 사용함으로써 두 레이더여상의 변형된 도플러 중심주파수가 왜곡되어 서로 다른 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 촬영 시기가 달라 촬영기하를 달리하는 두 레이더영상의 도플러 중심주파수를 정확히 대칭이 되고 서로 일치(동일)되도록 변형하는 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법을 제공함을 목적으로 한다.
그에 따라 위성레이더 간섭기법의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 위성레이더 간섭기법에 의한 지진 및 화산에 의한 지표변위관측, 산사태관측, 수목고도관측, 지반침하관측 등과 같은 다양한 재해관측분야에 활용할 수 있는 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법을 제공함을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법은
촬영시기를 달리하는 주영상과 부영상으로서 방위-거리 영역의 위성레이더영상을 방위방향으로 퓨리에 변환하여 도플러-거리 영역으로 변환된 제1차 보정 위성레이더영상을 제작하는 도플러 주파수 변환단계;
상기 제1차 보정 위성레이더영상의 도플러 주파수에 대한 각 화소값의 절대값을 거리방향으로 평균한 도플러 스페트럼을 제작하고, 상기 도플러 스펙트럼을 정규화한 후에 역수화하여 참조 도플러 스펙트럼을 제작하는 참조 도플러 스펙트럼 제작단계;
상기 제1차 보정 위성레이더영상에 상기 참조 도플러 스펙트럼을 곱하여 도플러-거리 영역의 제2차 보정 위성레이더영상을 제작하는 도플러 스펙트럼 보정단계;
상기 주영상과 부영상 각각의 상기 도플러 스펙트럼을 윈도우기법에 적용하여 새로운 도플러 중심주파수를 중심으로 대칭인 윈도우를 제작하고, 상기 윈도우를 상기 주영상과 부영상 각각에 대한 상기 제2차 보정 위성레이더영상에 곱하여 도플러-거리 영역의 제3차 보정 위성레이더영상을 제작하는 윈도윙단계;
도플러-거리 영역의 상기 제3차 보정 위성레이더영상을 도플러 주파수방향으로 퓨리에 역변환하여 방위-거리 영역의 제4차 보정 레이더영상으로 변환하는 도플러주파수 역변환단계;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 참조 도플러 스펙트럼 제작단계;는
상기 제1차 보정 위성레이더영상의 각 화소값의 절대값을 계산하는 단계와,
거리방향의 화소들의 절대값 평균을 계산하여 평균 도플러 스페트럼을 제작하는 단계와,
윈도우이동평균기법을 이용하여 상기 평균 도플러 스펙트럼의 노이즈를 제거하는 단계와,
상기 평균 도플러 스펙트럼을 최대값에 대한 비율로 정규화하여 정규 도플러 스펙트럼을 제작하는 단계와,
상기 정규 도플러 스펙트럼을 역수화하여 상기 참조 도플러 스펙트럼을 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법은 위성레이더 영상으로서 주영상과 부영상의 도플러 중심 주파수가 서로 일치되도록 정확하게 변형할 수 있다.
그래서 위성레이더 영상의 활용성을 높일 수 있고, 위성레이더 간섭도를 이용하여 정밀한 지표변위를 관측할 수 있고, 위성레이더 간섭기법으로부터 지진 및 화산에 의한 지표변위관측, 산사태관측, 수목고도관측, 지반침하관측 등과 같은 다양한 재해분야에 활용함으로써 정밀도가 향상된 결과를 얻을 수 있는 효과가 있고, 국가 위성산업의 확대 및 관련기업들의 활성화에 이바지 할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법의 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성레이더영상의 거리압축데이터의 방위-거리 영역을 도플러-거리 영역으로 변환을 나타낸 그림.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 도플러 스펙트럼, 스무드한 도플러 스펙트럼, 정규화된 도플러 스펙트럼 및 참조 도플러 스펙트럼을 나타낸 그림.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로 도플러-거리 영역의 보정 위성레이더 영상의 도플러 스펙트럼을 나타낸 그림.
도 5는 본 발명의 일 실시예로 위성레이더간섭기법에 사용되는 두 장의 위성레이더 영상의 스펙트럼 변화를 나타낸 그림.
도 6은 본 발명의 일 실시예로 제 4차 보정 위성레이더 영상을 나타낸 그림.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명을 보다 상세하게 설명하기에 앞서,
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법은 도플러 주파수 변환단계(S10), 참조 도플러 스펙트럼 제작단계(S20), 도플러 스펙트럼 제작단계(S30), 윈도윙단계(S40), 도플러주파수 역변환단계(S50)의 구성요소로 대별된다.
이하에서는 도2 내지 도6의 도면대용 그림을 참조하여 각 단계에 대하여 설명한다.
참고로, 본 발명은 촬영시기를 달리하여 촬영기하가 다른 두 위성레이더영상, 즉, 주영상과 부영상의 도플러 중심주파수를 변환하여 변환된 주영상의 도플러 중심주파수와 부영상의 도플러 중심주파수가 일치되도록 하는 것으로서, 본 발명의 각 단계는 주영상과 부영상에 각각에 대하여 수행된다. 그래서 이하에서 기재되는 '위성레이더영상'은 특별한 언급이 없으면 주영상과 부영상 각각에 대한 것을 원칙으로 한다.
S10 : 도플러 주파수 변환단계
상기 도플러 주파수 변환단계(S10)은 위성레이더영상을 방위방향으로 퓨리에변환을 수행하여 방위-거리영역을 도플러-거리영역으로 변환된 제 1차 보정 위성레이더영상을 제작한다.
위성레이더영상은 위성에 탑재된 레이더 센서에서 마이크로파를 쏘고 받아 한 목표물을 수천 번을 촬영하고 이를 압축하여 제작되며, 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR) 영상이라고도 한다.
이와 같은 위성레이더영상은 크기(magnitude)와 위상(phase)을 지니는 복소수로 이루어져 있으며, 크기는 마이크로파의 지표에서의 반사도를 의미하고, 위상은 레이더 센서와 지표의 목표물 간의 거리를 나타내는 것으로 사인이나 코사인 곡선의 한 주기(0-360도)로 표현되는 것을 의미한다.
방위방향은 위성의 진행방향을 의미하며, 거리방향은 센서의 시선방향을 의미한다.
도플러 주파수는 방위방향으로 퓨리에 변환된 주파수 영역(즉, 퓨리에변환 전은 그 시간 또는 공간대역에서의 크기와 위상값이며, 변환후는 주파수대역에서의 크기와 위상값)을 말한다.
입력자료로 사용되는 위성레이더영상은 RAW 데이터, 거리압축(range-compressed) 데이터 또는 SLC(single look complex) 데이터 모두가 사용될 수 있으나, 거리압축데이터를 사용하는 것이 일반적이다. RAW데이터는 레이더 센서가 받은 가공하지 않은 원자료이고, 거리압축데이터는 거리방향으로 압축한 자료이며, SLC자료는 거리방향과 방위방향의 두 방향으로 압축한 자료이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리압축데이터인 위성레이더영상의 방위-거리영역을 도플러-거리영역으로 변환된 제 1차 보정 위성레이더영상을 나타낸 그림이다.
도 2(a)의 거리압축데이터는 거리방향으로 압축되어 있으나, 방위방향으로는 압축이 되어있지 않기 때문에 방위방향의 줄무늬가 나타나며, 도 2(b)의 도플러-거리 영상에서 가장 밝게 나타나는 부분이 바로 도플러 중심주파수를 나타낸다
S20 : 참조 도플러 스펙트럼 제작단계
상기 참조 도플러 스펙트럼 제작단계(S20)는 상기 도플러 주파수 변환단계(S10)에서 제작된 제1차 보정 위성레이더 영상으로부터 참조 도플러 스펙트럼을 제작한다.
보다 상세하게 설명하면, 첫째, 상기 제1차 보정 위성레이더영상의 각 화소값의 절대값을 계산하는 단계(S21), 즉, 상기 제1차 보정 위성레이더 영상의 모든 복소수로 이루어진 화소값을 절대값으로 변환하는 복소수의 절대값 변환을 수행한다.
둘째, 거리방향의 화소들의 절대값 평균을 계산하여 평균 도플러 스페트럼을 제작하는 단계(S22), 즉, 거리방향으로 상기 절대값의 평균을 구하여 1차원 평균 도플러 스펙트럼을 제작한다.
셋째, 윈도우이동평균기법을 이용하여 상기 평균 도플러 스펙트럼의 노이즈를 제거하는 단계(S23), 즉 평균 도플러 스펙트럼에는 노이즈로 볼 수 있는 고주파 성분이 많기 때문에 윈도우크기 W를 지닌 윈도우이동평균(Window-moving average)을 이용하여 상기 평균 도플러 스펙트럼의 고주파 성분을 제거한 스무드한(smooth) 도플러 스펙트럼을 제작한다. 여기서 윈도우 크기 W는 홀수가 사용되고, 일반적으로 평균 도플러 스펙트럼 크기의 10분의 1을 사용한다.
넷째, 상기 평균 도플러 스펙트럼을 최대값에 대한 비율로 정규화하여 정규 도플러 스펙트럼을 제작하는 단계(S24), 즉, 평균 도플러 스펙트럼으로부터 최대값을 계산한 후, 평균 도플러 스펙트럼으로부터 최대값을 나누어 정규화된 도플러 스펙트럼을 계산한다.
마지막으로, 상기 정규 도플러 스펙트럼을 역수화하여 상기 참조 도플러 스펙트럼을 제작하는 단계(S25), 즉, 정규화된 도플러 스펙트럼의 모든 값의 역수를 계산하여 참조 도플러 스펙트럼을 제작한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평균 도플러 스펙트럼, 스무드한 도플러 스펙트럼, 정규화된 도플러 스펙트럼 및 참조 도플러 스펙트럼을 나타낸다.
도 3의 (a)의 평균 도플러 스펙트럼은 매끈한 곡선을 지니지 못하고 거친 곡선을 나타낸다. 이는 노이즈로 볼 수 있는 고주파 성분이 많기 때문이다.
도 3의 (b)의 스무드한 도플러 스펙트럼은 도 3의 (a)의 거친 곡선을 윈도우이동평균법을 이용하여 매끈한 곡선으로 만든 것이다.
도 3의 (c)는 스무드한 도플러 스펙트럼으로부터 최대값 507을 구한 후 나누어 정규화한 도플러 스펙트럼이다.
도 3의 (d)는 도 3(c)의 정규화된 도플러 스펙트럼의 각 화소값의 역수로 계산하여 얻은 참조 도플러 스펙트럼이다.
S30 : 도플러 스펙트럼 보정단계
상기 도플러 스펙트럼 보정단계(S30)는 아래의 수학식 1과 같이 제1차 보정 위성레이더영상에 참조 도플러 스펙트럼을 곱하여 도플러-거리 영역의 제2차 보정 위성레이더 영상을 제작한다.
[수학식 1]
Figure 112013020207537-pat00001
여기서
Figure 112013020207537-pat00002
과
Figure 112013020207537-pat00003
는 각각 도플러-거리영역의 제1차 보정 위성레이더 영상과 제2차 보정 위성레이더 영상이고,
Figure 112013020207537-pat00004
는 참조 도플러 스펙트럼이며,
Figure 112013020207537-pat00005
와
Figure 112013020207537-pat00006
은 각각 도플러주파수와 거리방향을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로 제2차 보정 위성레이더 영상의 도플러 스펙트럼을 나타낸다. 이와 같이 상기 도플러 스펙트럼의 보정단계에 의하여 제2차 보정 위성레이더 영상은 더 이상 가우시안 모양의 도플러 스펙트럼을 지니지 않고 박스카 형태를 지니게 된다.
S40 : 윈도윙단계
상기 윈도윙단계(S40)는 아래의 수학식 2와 같이 카이저-베셀 윈도우기법 또는 해닝 및 해밍 윈도우기법(참고로, 이들 윈도우기법은 고전책에도 나오는 아주 일반적인 기법인바 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.)를 이용하여 새로운 도플러 중심주파수를 중심으로 대칭인 윈도우를 제작하고 상기 제 2차 보정 위성레이더 영상에 곱하여 도플러-거리영역의 제 3차 보정 위성레이더 영상을 제작한다.
[수학식 2]
Figure 112013020207537-pat00007
여기서
Figure 112013020207537-pat00008
은 도플러-거리영역의 제 3차 보정 위성레이더 영상이고,
Figure 112013020207537-pat00009
는 카이저-베셀 윈도우기법 또는 해닝 및 해밍 윈도우기법을 이용하여 새로운 도플러 중심주파수를 중심으로 대칭으로 제작된 윈도우이다. 이와 같은 제3차 보정 위성레이더 영상은 새로운 도플러 중심주파수로 변형된 영상이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예로 위성레이더간섭기법에 사용되는 두 장의 위성레이더 영상(즉, 주영상과 부영상)의 스펙트럼 변화를 나타낸다.
도 5의 (a)와 (b)는 두 장의 위성레이더 영상으로 (a)는 주영상(master image), (b)는 부영상(slave image)의 제1차 보정 위성레이더 영상의 도플러 스펙트럼이다.
주영상과 부영상의 도플러 중심주파수가 각각 다르기 때문에 동일한 도플러 중심주파수를 지니도록 하기 위하여 특정주파수를 중심으로 카이저-베셀 윈도우 또는 해닝 또는 해밍 윈도우를 제작한다.
도 5의 (c)는 주영상과 부영상의 도플러 중심주파수의 평균으로 계산된 새로운 도플러 중심주파수를 이용하여 제작된 카이저-베셀 윈도우를 나타낸다.
도 5의 (d)와 (e)는 종래기술에서 단순 처리기법에 의한 주영상과 부영상의 도플러 스펙트럼을 나타낸다. 즉, 도 5의 (d)와 (e)는 (c)의 윈도우를 (a)와 (b)의 주영상과 부영상의 제1차 보정 위성레이더 영상에 곱한 것이다. 이와 같은 각 도플러 스펙트럼은 주영상과 부영상의 원 도플러 중심주파수에 의하여 왜곡된다. 이는 원 도플러 스펙트럼이 박스카가 아니라 벨모양을 지니기 때문이다.
도 5의 (f)와 (g)는 본 발명의 일 실시 예로 얻어진 주영상과 부영상의 3차 보정 도플러 스펙트럼, 즉, 도 5의 (c)의 윈도우를 S30단계에서 제작된 (a)와 (b)에 대한 박스카 모양의 2차 보정 도플러 스펙트럼에 곱한 도플러 스펙트럼으로, 정확히 좌우 대칭이며 서로 일치하도록 도플러 중심주파수를 변형하고 있다.
S50 : 도플러 주파수 역변환단계
상기 도플러 주파수 역변환단계(S50)는 도플러-거리 영역의 제3차 보정 위성레이더 영상을 도플러 주파수방향으로 퓨리에 역변환을 수행하여 방위-거리 영역의 제4차 보정 레이더위성 영상으로 변환시키는 단계이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4차 보정 위성레이더 영상을 나타낸다.
도 6의 (a)는 원 영상의 도플러 주파수를 나타낸 도 2의 (b)의 제1차 보정 위성레이더 영상과 다른 도플러 중심주파수(~-350Hz)를 지니며, 이로 인해 도 6의 (b)의 제4차 보정 위성레이더 영상은 도 2의 (a)의 원영상과 다른 영상기하를 지니는 것을 알 수 있 뿐 아니라 밴드폭을 줄였기 때문에 방위방향으로의 해상도가 줄어드는 현상을 나타낸다.
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.
S10 : 도플러 주파수 변환단계
S20 : 참조 도플러 스펙트럼 제작단계
S30 : 도플러 스펙트럼 보정단계
S40 : 윈도윈단계
S50 : 도플러 주파수 역변환단계

Claims (2)

  1. 촬영시기를 달리하는 주영상과 부영상으로서 방위-거리 영역의 위성레이더영상을 방위방향으로 퓨리에 변환하여 도플러-거리 영역으로 변환된 제1차 보정 위성레이더영상을 제작하는 도플러 주파수 변환단계;

    상기 제1차 보정 위성레이더영상의 도플러 주파수에 대한 각 화소값의 절대값을 거리방향으로 평균한 도플러 스페트럼을 제작하고, 상기 도플러 스펙트럼을 정규화한 후에 역수화하여 참조 도플러 스펙트럼을 제작하는 참조 도플러 스펙트럼 제작단계;

    상기 제1차 보정 위성레이더영상에 상기 참조 도플러 스펙트럼을 곱하여 도플러-거리 영역의 제2차 보정 위성레이더영상을 제작하는 도플러 스펙트럼 보정단계;

    상기 주영상과 부영상 각각의 상기 도플러 스펙트럼을 윈도우기법에 적용하여 새로운 도플러 중심주파수를 중심으로 대칭인 윈도우를 제작하고, 상기 윈도우를 상기 주영상과 부영상 각각에 대한 상기 제2차 보정 위성레이더영상에 곱하여 도플러-거리 영역의 제3차 보정 위성레이더영상을 제작하는 윈도윙단계;

    도플러-거리 영역의 상기 제3차 보정 위성레이더영상을 도플러 주파수방향으로 퓨리에 역변환하여 방위-거리 영역의 제4차 보정 레이더영상으로 변환하는 도플러주파수 역변환단계;를 포함하여 이루어지는 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 참조 도플러 스펙트럼 제작단계;는
    상기 제1차 보정 위성레이더영상의 각 화소값의 절대값을 계산하는 단계와,
    거리방향의 화소들의 절대값 평균을 계산하여 평균 도플러 스페트럼을 제작하는 단계와,
    윈도우이동평균기법을 이용하여 상기 평균 도플러 스펙트럼의 노이즈를 제거하는 단계와,
    상기 평균 도플러 스펙트럼을 거리방향의 화소들의 절대값 평균 중에서 최대값에 대한 비율로 정규화하여 정규 도플러 스펙트럼을 제작하는 단계와,
    상기 정규 도플러 스펙트럼을 역수화하여 상기 참조 도플러 스펙트럼을 제작하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성레이더 영상의 도플러 중심주파수 변환방법.
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