KR20220071842A - 영상레이다 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법 - Google Patents

영상레이다 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220071842A
KR20220071842A KR1020210008597A KR20210008597A KR20220071842A KR 20220071842 A KR20220071842 A KR 20220071842A KR 1020210008597 A KR1020210008597 A KR 1020210008597A KR 20210008597 A KR20210008597 A KR 20210008597A KR 20220071842 A KR20220071842 A KR 20220071842A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coordinate
sar
point
angle
coordinate system
Prior art date
Application number
KR1020210008597A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102530834B1 (ko
Inventor
최광호
정철호
송정환
최종준
김보라
Original Assignee
주식회사 에코센싱
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 주식회사 에코센싱 filed Critical 주식회사 에코센싱
Publication of KR20220071842A publication Critical patent/KR20220071842A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102530834B1 publication Critical patent/KR102530834B1/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
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/495—Counter-measures or counter-counter-measures using electronic or electro-optical means

Landscapes

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

Abstract

영상레이다 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법에 관한 것이며, 상기 측지좌표 추정 방법은 (a) 천저각(Nadir angle)과 상기 천저각에 대응하는 경사거리 간의 관계 정보를 룩업테이블로 생성하는 단계; 및 (b) 상기 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

영상레이다 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD TO ESTIMATE A GEODETIC COORDINATE OF SYNTHETIC APERTURE RADAR IMAGE}
본원은 영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR) 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본원은 SAR 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표(즉, SAR 영상 내 좌표 추정 지점에 대한 레이다좌표계 상의 좌표)를 측지좌표계(Geodetic Coordinate System) 상의 좌표로 변환할 수 있는 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR)에서 영상을 획득하기 위해서는 대상 지역보다 높은 고도에서 SAR 플랫폼(위성, 항공기, UAV 등)이 등속운동하며 측방 관측(Side-looking) 상태로 기 설정된 신호를 송신안테나를 통해 송신하고, 지표(대상지역)에서 반사되는 신호(Echo signal)를 수집하여 수신안테나로 수신하며, 수집된 반사신호를 처리하여 영상을 획득하게 된다. 이때, 생성(획득)되는 영상(SAR 영상)의 좌표계는 레이다좌표계(거리방향, 방위방향)이다. 여기서, 거리방향은 SAR 플랫폼과 대상지역의 경사거리를 의미하며 실제 지표면상에서 등간격으로 이루어진 좌표계가 아니다. 따라서, SAR에서 획득한 영상(SAR 영상)을 실제 지표면으로 투영시키기 위해서는 획득한 영상의 측지좌표계에 해당하는 좌표를 추정해야 한다.
일반적으로 제공되는 SAR 영상의 경우 SAR 영상의 네 꼭지점에 대한 좌표만을 제공한다. 반면 SAR 시스템의 개발 또는 SAR 영상을 기하보정, 영상정합, 변화탐지 등에 활용하기 위해서는 해당 SAR 영상에 대한 레이다좌표계 상의 좌표를 측지좌표계로 변환하는 작업이 필수적이다.
측지좌표 추정 방법에는 일예로 레이다 좌표계와 지리좌표계 사이에 대응되는 점인 GCP(지상기준점, Ground Control Point)를 이용하는 방법이 있으며, 이는 영상화소로 이루어진 영상 좌표에서 지리좌표와 대응하는 GCP를 설정하는 과정과 GCP의 좌표계 변환을 통하여 기하보정한다. 이러한 방법은 주로 광학레이다에서 사용하는 방법으로, SAR 영상에는 스펙클(speckle) 노이즈의 영향으로 GCP의 분간이 어렵고, SAR영상은 다른 위성체 간의 영상 맵핑(mapping)이 쉽지 않아 높은 정확도와 신뢰성을 얻는 것이 매우 어렵다.
측지좌표계 좌표를 추정하는 다른 방법으로는 도플러 중심 추정법으로 거리-도플러(range-doppler) 방정식과 지구타원체모델 등으로 구성된 세 개의 비선형 연립방정식을 풀어서 측지좌표계에 대한 해를 구하는 것으로, 이는 상대적으로 복잡한 단점이 있다.
이에, SAR에서 획득한 영상(SAR 영상)을 보다 간단하면서도 높은 정확도로 측지좌표계에 해당하는 좌표로 추정하는 기술에 대한 개발이 요구된다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2013-0004227호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, SAR에서 획득한 영상(SAR 영상)을 보다 간단하면서도 높은 정확도로 측지좌표계에 해당하는 좌표로 추정할 수 있는 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR) 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법은, (a) 천저각(Nadir angle)과 상기 천저각에 대응하는 경사거리 간의 관계 정보를 룩업테이블로 생성하는 단계; 및 (b) 상기 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 SAR 플랫폼의 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼에서 송신되는 신호가 반사되는 지표 상 지점에 대한 천저각 을 포함한 입력데이터를 입력받는 단계; (a2) 상기 입력데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계를 설정하는 단계; (a3) 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬을 생성하는 단계; (a4) 상기 (a3) 단계에서 생성된 상기 좌표변환행렬을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 추정하는 단계; 및 (a5) 상기 (a4) 단계에서 추정된 뷰 벡터를 이용하여 상기 (a1) 단계에서 입력된 천저각에 대응하는 경사거리를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 천저각 허용 범위에 대하여 기 설정된 각도 간격으로 천저각을 변경시키고, 변경된 천저각을 상기 입력 데이터로 적용하며 상기 (a1) 단계 내지 상기 (a5) 단계를 반복 수행함으로써 상기 룩업테이블을 생성하되, 상기 반복 수행은, 상기 변경된 천저각이 상기 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하기 이전까지 이루어질 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 SAR 플랫폼의 측정된 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼의 위치로부터 상기 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점까지 측정된 측정 경사거리를 포함한 측정 데이터를 입력받는 단계; (b2) 상기 측정 데이터를 기반으로, 상기 룩업테이블을 이용해 상기 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 천저각을 추정하는 단계; (b3) 상기 측정 데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계의 설정 및 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬의 생성을 수행하는 단계; (b4) 상기 (b3) 단계에서 생성된 좌표변환행렬과 상기 (b2) 단계에서 추정된 천저각을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 좌표 추정 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 생성하는 단계; 및 (b5) 상기 (b4) 단계에서 생성된 뷰 벡터를 이용하여 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 좌표 추정 지점은, 상기 획득된 SAR 영상 내 전체 픽셀 지점 중 중심 픽셀 지점을 제외한 나머지 픽셀 지점 중 어느 하나에 해당하는 지점일 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR) 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치는, 천저각(Nadir angle)과 상기 천저각에 대응하는 경사거리 간의 관계 정보를 룩업테이블로 생성하는 생성부; 및 상기 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 추정부를 포함할 수 있다.
또한, 생성부는, 상기 SAR 플랫폼의 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼에서 송신되는 신호가 반사되는 지표 상 지점에 대한 천저각 을 포함한 입력데이터를 입력받고, 상기 입력데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계를 설정하고, 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬을 생성하고, 생성된 상기 좌표변환행렬을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 추정하고, 추정된 뷰 벡터를 이용하여 입력된 천저각에 대응하는 경사거리를 추정할 수 있다.
또한, 생성부는, 상기 천저각 허용 범위에 대하여 기 설정된 각도 간격으로 천저각을 변경시키고, 변경된 천저각을 상기 입력 데이터로 적용하며 입력데이터의 입력 과정, 비행좌표계의 설정 과정, 좌표변환행렬의 생성 과정, 뷰 벡터의 추정 과정 및 경사거리 추정 과정을 반복 수행함으로써 상기 룩업테이블을 생성하되, 상기 반복 수행은, 상기 변경된 천저각이 상기 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하기 이전까지 이루어질 수 있다.
또한, 추정부는, 상기 SAR 플랫폼의 측정된 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼의 위치로부터 상기 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점까지 측정된 측정 경사거리를 포함한 측정 데이터를 입력받고, 상기 측정 데이터를 기반으로, 상기 룩업테이블을 이용해 상기 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 천저각을 추정하고, 상기 측정 데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계의 설정 및 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬의 생성을 수행하고, 생성된 좌표변환행렬과 상기 (b2) 단계에서 추정된 천저각을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 좌표 추정 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 생성하고, 생성된 뷰 벡터를 이용하여 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다.
또한, 상기 좌표 추정 지점은, 상기 획득된 SAR 영상 내 전체 픽셀 지점 중 중심 픽셀 지점을 제외한 나머지 픽셀 지점 중 어느 하나에 해당하는 지점일 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치 및 방법을 제공함으로써, 종래의 측지좌표 추정 기술 대비 SAR에서 획득한 영상을 보다 간단하면서도 높은 정확도로 측지좌표계에 해당하는 좌표로 추정(계산)할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치에서 고려되는 SAR 플랫폼과 영상점 간의 기하개형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치 내 생성부에 의해 룩업테이블이 생성되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치 내 추정부에 의해 좌표 추정 지점의 측지좌표가 추정되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 생성부에서 룩업테이블의 생성을 위해 고려되는 SAR 플랫폼, 경사거리 및 천저각 간의 기하개형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 생성부가 좌표변환행렬을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 성능 평가 결과로서, 천저각을 0°부터 60°까지 변화시키며 계산된 경사거리를 룩업테이블로 생성한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 성능 평가 결과로서, 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치에 의해 생성된 <11 x 11> 격자점에 대한 위도 및 경도값의 예를 나타낸다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 위도값의 비교 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 위도값 차이를 나타낸 도면이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 경도값의 비교 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 경도값 차이를 나타낸 도면이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법에 대한 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)에서 고려되는 SAR 플랫폼과 영상점(표적지역) 간의 기하개형을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10) 내 생성부(11)에 의해 룩업테이블이 생성되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10) 내 추정부(11)에 의해 좌표 추정 지점의 측지좌표가 추정되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 설명의 편의상 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)를 본 장치(10)라 하기로 한다. 또한, 본 장치(10)를 설명함에 있어서, 영상점(표적지역)은 본 장치(10)에서 측지좌표를 추정하고자 하는 지점으로서, 측지좌표 추정의 대상이 되는 좌표 추정 지점을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 장치(10)는 영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR) 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 장치를 의미할 수 있다. 이러한 본 장치(10)는 SAR 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치, SAR 영상의 측지좌표 추정 장치 등으로 달리 지칭될 수 있다.
즉, 본 장치(10)는 SAR에서 획득한 영상(SAR 영상)의 좌표를(특히, SAR 영상 내 측지좌표를 추정하고자 하는 특정 지점인 좌표 추정 지점의 좌표를) 레이다좌표계(거리방향, 방위방향)로부터 위도, 경도로 표현되는 측지좌표계(Geodetic Coordinate System) 상의 좌표로 변환하여 추정하는 기술에 관한 것이다.
SAR 영상이 레이다좌표계를 기반으로 하는 영상이므로, 본 장치(10)는 이러한 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 좌표(즉, SAR 영상에 대한 좌표 추정 지점의 레이다좌표계 상의 좌표)를 측지좌표계 상의 좌표로 변환하여 추정할 수 있는 기술에 대하여 제안한다.
본원에서 SAR 플랫폼은 위성, 항공기, 무인항공기(unmanned aerial vehicle, UAV) 등을 의미할 수 있다.
본 장치(10)는 생성부(11) 및 추정부(12)를 포함할 수 있다.
생성부(11)는 천저각(Nadir angle)과 천저각에 대응하는 경사거리 (slant range) 간의 관계 정보를 룩업테이블(LookUp Table, LUT)로 생성할 수 있다. 생성부(11)에 의한 룩업테이블 생성 과정은 도 3을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있으며, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하여 설명하기로 한다.
추정부(12)는 생성부(11)에서 생성된 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다. 이때, 좌표 추정 지점은 SAR 영상 내 지점(특정 픽셀)을 의미하는 것으로서, 이는 레이다좌표계에 기반한 좌표를 의미할 수 있다. 이러한 좌표 추정 지점은 획득된 SAR 영상 내 전체 픽셀 지점 중 중심 픽셀 지점을 제외한 나머지 픽셀 지점 중 어느 하나에 해당하는 지점(픽셀 지점)을 의미할 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니고, SAR 영상의 레이다좌표계 상 좌표 중 어느 하나의 좌표에 해당하는 지점을 의미할 수 있다.
추정부(12)에 의한 측지좌표 추정 과정은 도 4를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있으며, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하여 설명하기로 한다. 구체적인 설명에 앞서, 본 장치(10)에서 고려되는 구성들의 기하개형을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, S e 는 SAR 플랫폼의 위치, P e 는 추정하고자 하는 지표면 상의 위치(즉, 좌표 추정 지점의 지표면 상의 위치로서, 이는 좌표 추정 지점의 ECEF 좌표계 상의 위치를 의미함), u e 는 S e 로부터 P e 까지의 단위 뷰 벡터(view-vector)(Line-of-Sight 벡터)를 의미한다. 윗첨자 e는 ECEF 좌표계를 의미하며, 따라서 S e 는 ECEF좌표계에서 위성(SAR 플랫폼)의 좌표를 의미한다. ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계는 지구중심고정좌표계라 지칭될 수 있다. r 은 S e 와 P e 사이의 경사거리를 나타낸다. 여기서, SAR 플랫폼의 위치 S e 와 경사거리 r 은 측정되어지는 값이며, SAR 플랫폼의 속도벡터 v e 또한 측정되어지는 값이다.
즉, 본 장치(10)에서 고려되는 SAR 플랫폼의 위치와 속도(즉 S e, v e) 및 경사거리(즉, r)에 대한 값은 측정되어지는 값(측정되는 값)으로서, 알려진 값을 의미할 수 있다.
이에 따르면, 본 장치(10)는 알려진 값 S e, v e, r 로부터 영상점(좌표 추정 지점)의 ECEF 좌표계 상의 위치 P e 를 후술하는 식 7과 같이 추정하고, 추정된 P e 로부터 후술하는 식 8과 같이 측지좌표계(위도, 경도)로 변환을 수행함으로써, 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다.
좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하기 위해, 본 장치(10)의 생성부(11)는 룩업테이블을 생성할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.
도 3을 참조하면, 생성부(11)는 SAR 플랫폼의 위치와 속도, 및 SAR 플랫폼에서 송신되는 신호가 반사되는 지표 상 지점(영상점, 임의 지점)에 대한 천저각(nadir angle)(즉, 임의 천저각)을 포함한 입력데이터를 입력받을 수 있다(S11). 다음으로, 생성부(11)는 입력받은 입력데이터를 이용하여 SAR 플랫폼의 비행좌표계를 설정(정의)할 수 있다(S13).
다음으로, 생성부(11)는 설정(정의)된 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬을 생성(S14)할 수 있다. 다음으로, 생성부(11)는 단계S14에서 생성된 좌표변환행렬을 이용하여 SAR 플랫폼으로부터 지표 상 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터(단위 뷰 벡터)를 추정(계산)할 수 있다(S15).
다음으로, 생성부(11)는 단계S14에서 추정된 뷰 벡터를 이용하여 단계S11에서 입력된 천저각에 대응하는 경사거리를 추정할 수 있다(S16). 이때, 단계S16에서 생성부(11)는 추정된 경사거리를 기반으로, 추정된 경사거리와 그에 대응하는 천저각(즉, 단계S11에서 입력된 천저각)을 한 세트로 하여 룩업테이블에 기록할 수 있다.
또한, 생성부(11)는 천저각 허용 범위에 대하여 기 설정된 각도 간격(일예로, 1도, 0.5도 등)으로 천저각을 변경시키고, 변경된 천저각을 단계S11의 입력 데이터로 적용하며 단계S11 내지 S16을 반복 수행함으로써 룩업테이블을 생성할 수 있다. 이때, 반복 수행은, 변경된 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하기 이전까지 이루어질 수 있다. 이러한 반복 수행에 의해 천저각 각도별 경사거리가 추정(계산)될 수 있으며, 이를 통해 생성부(11)는 천저각 각도의 변화에 따른 경사거리를 기록함으로써 룩업테이블을 생성할 수 있다.
이를 달리 표현하면, 생성부(11)는 단계S11에서 입력데이터를 입력받으면, 입력받은 입력데이터 내 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하는지 판단할 수 있다(S12). 이때, 입력데이터 내 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하지 않으면(S12-NO), 해당 천저각을 기반으로 생성부(11)는 단계S13 내지 단계 S16을 수행하고, 해당 천저각을 기 설정된 각도 간격만큼 변경시킨 후, 변경된 천저각을 단계S11에 다시 적용할 수 있다. 이에 따라, 단계S11에서 생성부(11)는 변경된 천저각을 포함한 입력데이터를 입력받을 수 있다. 이후, 생성부(11)는 변경된 천저각을 기반으로 다시 단계 S12를 수행할 수 있다. 이때, 다시 단계 S12를 수행한 결과, 변경된 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하지 않으면, 앞서 설명한 단계 S13 내지 S16의 과정 및 S11이 다시 수행될 수 있으며 이는 변경된 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과할 때까지 반복 수행될 수 있다. 만약, 단계S11에서 변경된 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하면(S12-YES), 생성부(11)는 룩업테이블 생성 과정을 종료할 수 있다.
여기서, 천저각 허용 범위는 SAR에서 활용되는 일반적은 천저각의 범위로 지정될 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니고, 이는 사용자 입력에 의해 다양하게 설정, 변경될 수 있다.
룩업테이블 생성 과정을 다시 설명하면, 생성부(11)는 도 5에 도시된 것과 같이 천저각(nadir angle)과 경사거리(slant range) 사이의 관계식을 추정하기 위해 룩업테이블을 생성할 수 있다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 생성부(11)에서 룩업테이블의 생성을 위해 고려되는 SAR 플랫폼, 경사거리 및 천저각 간의 기하개형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 종래 기술로는 SAR 플랫폼과 영상점(표적지역)의 정확한 천저각(nadir angle)을 알 수 없기 때문에, 주어진 경사거리로부터 천저각을 추정하는 과정이 필요하다. 따라서, 생성부(11)는 일예로 도 3에 도시된 과정을 통해 경사거리와 천저각 간의 관계를 나타내는 룩업테이블(LUT)을 생성할 수 있다.
본 장치(10)에서 생성부(11)는 룩업테이블 생성부라 달리 지칭될 수 있다.
생성부(11)에 의한 룩업테이블 생성 과정은 주어진 SAR 플랫폼의 위치에서 임의의 천저각(임의 천저각)에 따른 경사거리를 추정 및 기록하는 과정이라 할 수 있다. 이를 위해, 생성부(11)는 SAR에서 활용되는 일반적인 천저각 범위(예를 들면, 천저각 범위는 대략 10도 내지 50도일 수 있으며, 위성 SAR 시스템 및 각 운용모드에 따라 상이할 수 있다)를 지정하고(즉, 천저각 허용 범위를 설정하고), 기 설정된 간격(예, 1 도, 0.5도 등)으로 해당 천저각에 대한 각각의 경사거리 값을 계산하여 룩업테이블(Look-up table)을 생성(구성)할 수 있다.
이를 위해, 생성부(11)는, SAR 플랫폼의 비행좌표계를 설정하고(S13), 비행좌표계와 ECEF 좌표계간 좌표변환 행렬을 생성하고(S14), 추정된 좌표변환행렬과 천저각을 활용하여 SAR 플랫폼으로부터 영상점(지표 상 지점)을 향하는 단위 뷰 벡터(view vector)를 추정하고(S15), 추정된 뷰 벡터와 SAR 플랫폼의 위치, WGS-84 지구타원체 모델을 활용하여 영상점까지의 경사거리를 추정하고 기록하는 과정(S16)을 수행할 수 있다. 각 단계에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.
단계S13에서 생성부(11)는 비행좌표계를 정의할 수 있다. 비행좌표계는 도 2와 같이 정의될 수 있다. SAR 플랫폼의 속도벡터를 비행좌표계의 X축(X b), SAR 플랫폼의 위치벡터를 비행좌표계의 Z축(Z b)으로 정의하면, 비행좌표계의 Y축(Y b)은 아래 식 1과 같이 오른속 법칙(right-hand rule)에 따라 정해진다. 즉, 생성부(11)는 단계S11에서 입력된 SAR 플랫폼의 위치와 속도를 이용하여 SAR 플랫폼의 비행좌표계를 아래 식 1과 같이 정의할 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
다음으로, 단계S14에서 생성부(11)는 좌표변환행렬을 생성할 수 있다. 이는 도 6을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 생성부(11)가 좌표변환행렬을 생성하는 과정(S14)을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 6은 비행좌표계와 ECEF좌표계의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 비행좌표계로부터 ECEF좌표계로의 변환을 위해, 우선 생성부(11)는 ECEF좌표계에서 비행좌표계로의 좌표변환행렬을 추정할 수 있다. 비행좌표계에서 ECEF 좌표계로의 좌표변환행렬의 추정을 위해, 생성부(11)는 ECEF 좌표계에서 비행좌표계로의 좌표변환 행렬(
Figure pat00002
)을 추정할 수 있으며, 이때 추정된 좌표변환행렬의 전치행렬이 비행좌표계에서 ECEF 좌표계로의 좌표변환 행렬(
Figure pat00003
)로 정의될 수 있고, 이는 아래 식 2와 같을 수 있다. 즉, 생성부(11)는 비행좌표계에서 ECEF 좌표계로의 좌표변환 행렬을 아래 식 2와 같이 정의할 수 있다.
뷰 벡터(View vector)는 천저각을 활용하여 비행좌표계에서 정의된다. 영상점의 측지좌표를 산출하기 위해서는 뷰 벡터(view vector)를 ECEF 좌표계상의 벡터로 변환해야 한다. 따라서, 뷰 벡터를 ECEF 좌표계상의 벡터로 변환하기 위해, ECEF 좌표계와 비행좌표계 간의 좌표변환 행렬을 추정해야 하며, 생성부(11)는 아래 식 2와 같이 좌표변환 행렬을 생성(추정)할 수 있다(S14).
[식 2]
Figure pat00004
식 2에서
Figure pat00005
일 수 있다.
여기서,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
은 도6에 도시된 바와 같이 ECEF 좌표계상에서 표현된 SAR 플랫폼의 속도벡터 V e 에 대한 방위각과 고도각이다. ECEF 좌표계의 Z축을 기준으로
Figure pat00008
만큼 회전변환을 가하고, 회전변환된 좌표계의 Y축을 기준으로
Figure pat00009
만큼 회전변환을 가하면, 비행좌표계의 X축과 ECEF 좌표계의 X축이 일치하게 된다. 이때, 비행좌표계의 Y, Z 축과 회전변환된 좌표계의 Y, Z 축은
Figure pat00010
만큼 틀어져있게 되며,
Figure pat00011
는 아래 식 3과 같을 수 있다.
[식 3]
Figure pat00012
여기서,
Figure pat00013
이고,
Figure pat00014
는 ECEF 좌표계에서의 비행좌표계의 Y축 좌표값을 나타낸다.
다음으로, 단계S15에서 생성부(11)는 뷰 벡터(view vector)를 추정할 수 있다. 뷰 벡터는 SAR 플랫폼으로부터 영상점까지의 시선방향 단위벡터로 정의되며, 천저각의 정의에 의하여 비행좌표계에서 아래 식 4와 같이 정의될 수 있다.
[식 4]
Figure pat00015
뷰 벡터는 ECEF 좌표계 상의 영상점의 위치 추정을 위해 필요하다. 따라서, 뷰 벡터는 ECEF 좌표계 상에서 표현된 값이어야 하며, 생성부(11)는 단계S14에서 생성된 좌표변환행렬
Figure pat00016
를 이용하여 뷰 벡터를 아래 식 5와 같이 계산(추정)할 수 있다. 즉, 생성부(11)가 단계S15에서 추정하는 뷰 벡터는 ECEF 좌표계 상에서 표현되는 값일 수 있으며, 아래 식 5와 같이 정의될 수 있다.
[식 5]
Figure pat00017
여기서, u는 뷰 벡터, 첨자 e는 ECEF 좌표계, 첨자 b는 비행좌표계를 나타낸다. 본원에서 뷰 벡터는 단위 뷰 벡터와 혼용되어 사용될 수 있다.
다음으로, 단계S16에서 생성부(11)는 경사거리를 추정하고 기록할 수 있다.
구체적으로, SAR 플랫폼의 위치 S e 로부터 단위 뷰 벡터 u e 방향으로 WGS-84 지구타원체 모델과의 교점까지의 경사거리
Figure pat00018
의 추정은 일예로 아래 식 6과 같이 기 알려진 방법을 이용하여 추정될 수 있다.
[식 6]
Figure pat00019
여기서,
Figure pat00020
일 수 있다.
지구장반경, 지구단반경의 수치는 WGS-84 지구타원체 모델을 활용하며, 단계S16에서 생성부(11)는 상기 식 6으로부터 입력된 임의의 천저각(임의 천저각)에 대한 경사거리를 추정 및 기록할 수 있다.
상술한 과정을 통해, 생성부(11)는 룩업테이블을 생성할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S16은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
룩업테이블이 생성되면, 추정부(12)는 생성된 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다. 측지좌표 추정 과정은 도 4를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.
도 4를 참조하면, 추정부(12)는 SAR 플랫폼의 측정된 위치와 속도, 및 SAR 플랫폼의 위치로부터 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점(P e)까지 측정된 측정 경사거리를 포함한 측정 데이터를 입력받을 수 있다(S21).
다음으로, 추정부(12)는 단계S21에서 입력받은 측정 데이터를 기반으로, 생성부(11)에서 생성된(기 생성된) 룩업테이블(S22)을 이용해 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 천저각을 추정할 수 있다(S23).
다음으로, 추정부(12)는 측정 데이터를 이용하여 SAR 플랫폼의 비행좌표계의 설정 및 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬의 생성을 수행할 수 있다(S24).
다음으로, 추정부(12)는 단계S24에서 생성된 좌표변환행렬과 단계S23에서 추정된 천저각을 이용하여 SAR 플랫폼으로부터 지표 상 좌표 추정 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 생성(추정)할 수 있다(S25).
다음으로, 추정부(12)는 단계S25에서 생성(추정)된 뷰 벡터를 이용하여 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다(S26). 특히, 단계S26에서 추정부(12)는 단계S25에서 생성(추정)된 뷰 벡터를 이용하여 ECEF 좌표계로 표현되는 지표 상 좌표 추정 지점의 위치(P e)를 후술하는 식 7과 같이 정의할 수 있다. 즉, 추정부(12)는 생성된 뷰 벡터를 이용해 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 ECEF 좌표계 상의 위치(P e)를 식 7과 같이 정의할 수 있다. 이후, 단계S26에서 추정부(12)는 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 ECEF 좌표계 상의 위치를 후술하는 식 8과 같이 측지좌표계 상의 위치로 변환함으로써, 변환된 측지좌표계 상의 위치를 좌표 추정 지점의 측지좌표인 것으로 추정할 수 있다.
측지좌표 추정 과정을 다시 설명하면, 단계S21에서 추정부(12)는 측정 데이터를 입력받고, 이후 기 생성된 룩업테이블을 이용하여 단계S21에서 입력된 측정 경사거리에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 천저각을 추정할 수 있다(S22).
이후, 단계S23에서 추정부(12)는 천저각을 추정할 수 있다. 구체적으로, 천저각은 비행좌표계에서 SAR 플랫폼으로부터 영상점(지표 상 좌표 추정 지점)까지의 뷰 벡터를 정의하기 위해 반드시 필요하다고 할 수 있다. SAR 영상 및 SAR 영상에 대한 속성정보로부터 SAR 플랫폼과 영상점(지표 상 좌표 추정 지점)까지의 경사거리를 알 수 있으므로, 따라서, 추정부(12)는 이러한 경사거리(측정 경사거리)로부터 해당 측정 경사거리에 대한 천저각을 추정(계산)할 수 있다(S23). 특히, 추정부(12)는 이러한 경사거리로부터, 임의 천저각과 경사거리에 대한 관계를 기 정의해둔 룩업테이블(즉, 앞서 생성부(11)에 의해 생성된 룩업테이블)을 이용해 측정된 경사거리(측정 경사거리)에 대한 천저각을 계산(추정)할 수 있다(S23). 이때, 추정부(12)는 단계S23에서 측정 경사거리에 해당하는 천저각을 계산(추정)하기 위해, 일예로 Lagrange 보간법을 이용할 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니고 Bi-linear 등과 같이 종래에 공지되었거나 향후 개발되는 다양한 보간법이 적용될 수 있다.
다음으로, 단계S24에서 추정부(12)는 비행좌표계 정의(설정) 및 좌표변환행렬 생성을 수행할 수 있다. 이때, 단계S24에서의 비행좌표계 정의에 대한 설명은 앞서 단계S13에서 비행좌표계 정의에 대해 설명한 내용과 동일 내지 유사하게 이해될 수 있다. 마찬가지로, 단계S24에서의 좌표변환행렬 생성에 대한 설명은 앞서 단계S14에서 좌표변환행렬 생성에 대해 설명한 내용과 동일 내지 유사하게 이해될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 단계S13 및 S14에 대하여 설명된 내용은 단계S24에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
간단히 설명하면, 비행좌표계 정의를 위해 단계S24에서 추정부(12)는 앞서 단계S13에서 설명한 바와 같이, SAR 플랫폼의 속도벡터를 비행좌표계의 X축(X b), SAR 플랫폼의 위치벡터를 비행좌표계의 Z축(Z b)으로 정의하며, 비행좌표계의 Y축(Y b)은 오른손 법칙에 따라 정의할 수 있다.
또한, 단계S24에서 추정부(12)는 앞서 단계S14에서 설명한 바와 같이 좌표변환행렬 생성(추정)할 수 있으며, 이러한 좌표변환행렬의 생성(추정)은, 추정된 천저각(즉, 단계S23에서 추정된 천저각)으로부터 비행좌표계에서 정의되는 뷰 벡터를 ECEF 좌표계로 변환하기 위해 필요하다. 즉, 단계S24에서 생성된 좌표변환행렬은, 단계S23에서 추정된 천저각으로부터 뷰 벡터를 ECEF 좌표계로 변환하는 데에 이용될 수 있다.
다음으로, 단계S25에서 추정부(12)는, 뷰 벡터를 추정(생성)할 수 있다. 단계S25에서 추정부(12)는 SAR 시스템(System)의 Look-side와 단계S24에서 생성된 좌표변환행렬을 이용하여 SAR 플랫폼으로부터 영상점 방향으로의 단위 뷰 벡터를 생성할 수 있다.
뷰 벡터는 SAR 플랫폼으로부터 영상점까지의 시선방향 단위벡터로 정의되며, 입력된 경사거리로부터 룩업테이블(LUT)을 활용하여 추정되는 천저각에 의하여 상기 식 4와 같이 비행좌표계에서의 단위벡터로 정의될 수 있다.
뷰 벡터는 ECEF 좌표계상의 영상점의 위치 추정을 위해 필요하며, 이는 앞서 단계S15에서 설명한 바와 같이 비행좌표계와 ECEF 좌표계상의 좌표변환 행렬을 활용하여 ECEF 좌표계상에서 표현 가능하다.
즉, 단계S25에서의 뷰 벡터 추정(생성)에 대한 설명은 앞서 단계S15에서 뷰 벡터 추정에 대해 설명한 내용과 동일 내지 유사하게 이해될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 단계S15에 대하여 설명된 내용은 단계S25에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
다음으로, 단계S26에서 추정부(12)는 측지좌표를 추정(계산)할 수 있다.
이를 위해, 단계S26에서 추정부(12)는 좌표변환행렬을 이용하여 생성된 단위 뷰 벡터, 측정 경사거리(추정 경사거리) 및 측정된 SAR 플랫폼의 위치를 이용하여, 측정 경사거리에 대응하는 지점에 대한 ECEF 좌표계 상의 위치(Pe)를 정의할 수 있다.
다시 말해, 단계S25에서 뷰 벡터가 추정되면, 단계S26에서 추정부(12)는 ECEF 좌표계 상의 영상점의 위치 P e (즉, 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 ECEF 좌표계 상의 위치)를 아래 식 7과 같이 정의할 수 있다.
[식 7]
Figure pat00021
이에 따르면, 추정부(12)는 알려진 값인 SAR 플랫폼의 위치와 속도 정보, 및 측정 경사거리(즉, SAR 플랫폼 위치 S e 로부터 추정하고자 하는 지표면 상의 위치인 P e 까지의 경사거리)로부터 영상점의 ECEF 좌표계 상의 위치인 P e 를 상기 식 7을 이용해 추정할 수 있다. 참고로, r은 경사거리 측정값이다. 다만, SAR 영상 제품에서 각 영상점의 위치에 대한 모든 경사거리가 제공되지는 않기 때문에, 예를 들어 특정 영상점에 대응하는 경사거리 측정값은 제공된 경사거리(예를 들면 영상의 중심점)를 기초로 좌표를 추정하고자 하는 상기 특정 영상점에 대한 경사거리를 추정하는 형태로 획득될 수 있다. 즉, 경사거리 측정값은 직접적으로 측정되는 측정값일 수도 있고, 영상의 중심점 등과 같이 직접 측정된 경사거리 값에 기초하여 추정하는 형태로 제공되는 간접 측정값일 수도 있다.
이후, 추정부(12)는 추정된 영상점의 ECEF 좌표계 상의 위치를 아래 식 8과 같이 측지좌표계(위도, 경도)로 변환하여 영상점에 대한 측지좌표를 추정할 수 있다.
즉, 단계S26에서 추정부(12)는 ECEF 좌표계 상에서 영상점(지표 상 좌표 추정 지점)의 위치로부터 측지좌표계 상의 위치로의 변환을 아래 식 8과 같이 수행할 수 있다. 즉, 추정부(12)는 아래 식 8을 기반으로 획득된 변환이 이루어진 측지좌표계 상의 위치(즉, 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 측지좌표계 상 위치)를 좌표 추정 지점의 측지좌표인 것으로 추정할 수 있다.
[식 8]
Figure pat00022
여기서,
Figure pat00023
일 수 있다.
이처럼, 추정부(12)는 식 8을 기반으로 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다.
다시 말하자면, 본 장치(10)는 종래의 측지좌표 추정 기술이 갖는 문제점(일예로 SAR 영상의 경우 스펙클 노이즈의 영향으로 GCP의 분간이 어렵고 다른 위성체 간의 영상 맵핑이 쉽지 않아 높은 정확도와 신뢰성을 얻는 것이 매우 어려운 문제, 연립방정식을 이용하는 경우 측지좌표계에 대한 해를 구하는 것이 복잡한 문제 등)을 해소하기 위해 제안된 것이다.
이를 위해, 본 장치(10)는 SAR 플랫폼의 위치와 속도, 및 구하고자 하는 영상점(좌표 추정 지점, 특히 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점)까지의 경사거리를 입력받고(S21), 이를 이용하여 SAR 플랫폼에 대한 비행좌표계를 설정(정의)할 수 있다(S24). 또한 본 장치(10)는 측지좌표 추정을 위해, 단계S21의 수행 이전에 생성부(11)를 이용해 룩업테이블을 생성할 수 있다. 이때, 생성부(11)는 측정된 SAR 플랫폼의 위치에서 천저각(Nadir angle)에 따른 SAR 플랫폼(정확히는 SAR Antenna phase center)으로부터 신호의 송신방향으로 지표와 만나는 지점(영상점)까지의 경사거리를 룩업테이블(LookUp Table, LUT)로 생성할 수 있다.
룩업테이블이 생성된 이후, 본 장치(10)는 생성된 룩업테이블을 활용(이용)하여 SAR 플랫폼에서 영상점(좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점)까지 측정된 경사거리(측정 경사거리)로부터 정밀한 천저각(Nadir angle)을 추정할 수 있다(S23).
이후, 본 장치(10)는 측정된 경사거리(측정 경사거리, 즉 단계S21에서 입력된 측정 경사거리)와 단계S23에서 추정된 천저각을 활용(이용)하여 앞서 단계S24에서 설정(정의)된 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬을 생성할 수 있다(S24).
이후, 본 장치(10)는 SAR System의 Look-side와 생성된 좌표변환행렬을 활용하여 SAR 플랫폼으로부터 영상점 방향으로의 단위 view vector를 생성할 수 있다. 이후, 본 장치(10)는 측정된 경사거리(측정 경사거리), 생성된 단위 view vector, 그리고 측정된 SAR 플랫폼의 위치로부터 측정된 경사거리에 해당하는 지점(좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점)에 대한 측지좌표계 상의 좌표를 추정(계산)할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S21 내지 S26은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
이하에서는 본원의 일 실험예에 따른 본 장치(10)의 성능 평가 결과에 대하여 설명한다.
본원의 일 실험예에서는, TerraSAR-X 위성에서 획득한 SAR 영상을 활용해 본 장치(10)에 의한 측지좌표 추정 방법(이하 설명의 편의상 '제안된 방법'이라 함)을 적용하여 SAR 영상의 측지좌표 추정을 수행하였다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 성능 평가 결과로서, 천저각(nadir angle)을 0°부터 60°까지 변화시키며 계산된 경사거리를 룩업테이블(LookUp Table)로 생성한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 해당 룩업테이블(LUT)로부터, 측정된 경사거리(측정 경사거리)에 해당하는 천저각(nadir angle)은 Lagrange 보간법 등을 이용하여 추정될 수 있다. 즉, 추정부(12)는 룩업테이블을 이용하여 측정 경사거리에 대응하는 천저각을 추정할 수 있고, 이때 천저각의 추정시 다양한 보간법 등이 이용될 수 있다.
제안된 방법의 정확도를 정량적으로 평가하기 위해 SNAP(SeNtinel’s Application Platform)을 활용하였다. SNAP은 유럽우주국이 개발한 공개 소프트웨어로서 SAR위성에서 획득된 SAR 데이터를 처리할 수 있는 정밀한 소프트웨어이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 성능 평가 결과로서, 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)에 의해 생성된 <11 x 11> 격자점에 대한 위도 및 경도값의 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, SNAP에서는 입력된 TerraSAR-X 영상에 대해서 도 8과 같이 위도, 경도 방향으로 <11 x 11> 격자점(tie-point grids)에 대한 측지좌표를 제공할 수 있다. 도 8에서 노란색 원은 격자점, 파란색 원은 입력된 SAR 영상의 중심점을 나타낸다. 보라색 선은 SAR 영상에서 제공되는 SAR 영상의 코너좌표를 연결한 것으로 생성된 격자점이 정상적으로 생성되는 것을 확인 할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따른 성능 평가 실험에서는, SNAP과 동일한 위치에 대해 제안된 방법을 적용하여 각 격자점에 대한 측지좌표를 추정하여 SNAP의 결과와 비교한다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 위도값의 비교 예를 나타낸 도면이다. 도 10은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 위도값 차이를 나타낸 도면이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 경도값의 비교 예를 나타낸 도면이다. 도 12는 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치(10)의 성능 평가 결과로서, SNAP 및 제안된 방법으로 추정된 격자점의 경도값 차이를 나타낸 도면이다.
다시 말해, 도 9는 SNAP에서 산출한 격자점의 위도값과 제안된 방법으로 추정된 격자점의 위도값을 나타내며, 도 10은 SNAP의 산출값 및 제안된 방법의 추정값의 차이를 나타낸다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 상대적으로 영상의 경계면에 해당되는 격자점에서의 차이가 적어지는 경향을 확인할 수 있으며, 전반적으로 제안된 방법과 SNAP 산출값은 유사함을 확인할 수 있다.
도 11은 SNAP에서 산출한 격자점의 경도값과 제안된 방법으로 추정된 격자점의 경도값을 나타내며, 도 12는 SNAP의 산출값 및 제안된 방법의 추정값의 차이를 나타낸다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 위도 추정 결과와는 다르게 영상의 중심점에 가까울수록 차이가 적은 것을 확인할 수 있으며, 제안된 방법과 SNAP 산출값이 유사함을 확인할 수 있다.
한편, 격자점에 대한 위도 및 경도 추정값의 차이를 정량적으로 평가하기 식 9 및 식 10과 같이 RMS값을 산출하였으며, SNAP 및 제안된 방법의 추정값 차이는 위도, 경도 각각 9.7472e-6 °, 3.4232e-5 °로 유사한 결과를 도출함을 확인할 수 있다.
[식 9]
Figure pat00024
[식 10]
Figure pat00025
상술한 바에 따르면, 본 장치(10)는 SAR 영상의 레이다 좌표계 상 좌표를 측지좌표계 상 좌표로 보다 쉽고 용이하게 변환하여 추정할 수 있다.
종래에 공지된 측지좌표계 추정 기술에서는 대부분 SAR 영상의 중심점에 대한 정보가 제공된다(즉, 중심점에 대한 정보가 미리 알고있는 값으로 고려된다). 따라서, 종래 기술은 이러한 영상(SAR 영상)의 중심점을 기반으로, 해당 영상의 X 방향, Y 방향 등으로 델타 X, Y 값이 어느정도 결정이 되어 있는 상태이며, 이러한 중심점 정보를 포함하여 기 알고있는 정보들을 토대로 영상들의 다른 지점의 픽셀들의 위치를 계산하게 된다.
이에 반해, 본 장치(10)는 영상 내 픽셀이 몇번째 픽셀인지에 대한 정보 보다는, SAR 영상에 대해 SAR 플랫폼이 어디에 위치하는지(즉, SAR 영상에 대한 상대적인 SAR 플랫폼의 위치 정보)를 고려하여, SAR 플랫폼으로부터 SAR 영상의 지표 상 지점(특히, 지표 상 좌표 추정 지점)까지의 거리(즉, 경사거리)를 알고 있다고 했을 때, 해당 경사거리(즉, 측정 경사거리)와 미리 생성된 룩업테이블을 이용하여 해당 SAR 영상에 대한 지표 상 추정 지점에 대한 측지좌표계의 위치를 보다 쉽게 계산(추정)할 수 있도록 하는 기술에 대하여 제공한다.
종래 기술에서는 대부분 SAR 영상의 중심점 정보(즉, SAR 영상의 원점 정보)와 네개의 바운더리 코너에 대한 정보가 제공되면, 이로부터 변위에 대해 추정하고, 추정된 정보를 기반으로 측지좌표계를 계산(추정)한다. 따라서, 이러한 종래 기술은 SAR 영상에서 중심점(원점) 외 다른 위치의 점(즉, 모로는 특정 픽셀점)에 대한 측지좌표를 추정하기 위해서는 다른 추가적인 연산 과정을 필요로 하는 등 시간이 오래 걸리고 즉각적인 손쉬운 추정이 불가능한 문제가 있다. 또한, 종래 기술의 경우 다른 일예로 비선형방정식을 풀어 해를 구하는 방법이 있으나 이는 복잡하고 시간이 오래 걸리는 문제가 있다. 이에 반해, 본 장치(10)는 룩업테이블을 미리 생성해두고, 이러한 룩업테이블을 기반해 측지좌표의 추정을 수행하므로, 종래 기술들이 갖는 문제점을 해소하여 보다 손쉬운 측지좌표 추정이 가능하도록 제공할 수 있다.
또한, 본 장치(10)에서 고려되는 좌표변환행렬(즉, 상술한 단계S14 및 단계S24에서 생성되는 좌표변환행렬)은, SAR 플랫폼에 존재하는 관성기기 등의 센서들로부터 제공되는 정보로 생성되는 것이 아니라, SAR 플랫폼의 속도벡터를 기준으로 프레임을 새로 지정한 것(즉, 룩업테이블을 생성할 수 있도록 하기 위해 좌표계를 본 장치(10)에서 임의로 지정한 프레임)을 기반으로 생성된 것일 수 있다.
다시 말해, 좌표변환행렬을 만들기 위해 필요한 정보들은 일반적으로 SAR 영상이나 SAR 플랫폼에서 제공하지 않기 때문에, 본 장치(10)는 좌표변환행렬이 생성될 수 있도록 좌표를 설정할 수 있다. 구체적으로, 본 장치(10)에서는 뷰 벡터의 생성시에도 XZ 평면상에 존재하도록 프레임들을 설정하였음을 확인할 수 있으며, 만약 이러한 설정이 없다면 좌표변환행렬의 생성이 불가능할 수 있다. 따라서, 본 장치(10)에서는 비행좌표계 설정 자체를 이미 좌표변환행렬을 만들 수 있도록 설정해 둘 수 있다.
종래에는 이러한 고민 없이 일반적으로 비행좌표계를 진행방향을 X로 두고, 그에 수직한 방향을 Y 로 두고, 고도축을 Z 로 설정한다. 일반적으로 SAR 는 XZ 평면상으로 측방 관측(Side-looking)으로 신호(빔)를 송신(조사)하는데, 이때 XZ 평면상에 신호가 몇도의 각도로(어느 정도의 천저각을 가지며) 신호를 송신하는지 정확히 알 수 없기 때문에, 본 장치(10)는 보다 정확한 천저각 정보를 획득(정확한 천저각을 추정)하고자 룩업테이블을 생성한 것이라 할 수 있다.
즉, 종래에는 SAR 영상의 중심점(원점)의 정보만 제공되기 때문에 영상 중심으로부터 일예로 천저각이 10도였다와 같은 정보만 알 수 있었던 데에 반해, 본 장치(10)는 룩업테이블을 생성해 이를 기반으로 측지좌표 추정을 수행함으로써 SAR 영상을 활용하여 종래와 같이 영상의 중심점 뿐만이 아니라, 그 밖에 영상의 각 꼭지점이나 혹은 그 외 다른 픽셀 지점들(즉, 영상 내 어느 한 픽셀) 각각에 대한 측지좌표를 계산(추정)할 수 있다. 이에 따르면, 본 장치(10)는 SAR 플랫폼이 지표 상 어느 한 지점을 향해 신호(빔)을 조사하였을 때, 해당 어느 한 지점(즉, 영상 중심점)의 측지좌표만을 계산할 수 있는 것이 아닌, 어느 한 지점 외 다른 지점에 대한 측지좌표도 계산 가능하도록 제공할 수 있다.
본 장치(10)에 의해 생성되는 룩업테이블에는 경사거리가 제1 값이면, 이때 조사되었던 빔 방향의 각도(즉, 천저각의 각도)는 a 각도가 되어야 한다는 등의 정보(즉, 경사거리와 천저각 간의 관계 정보)가 미리 계산되어 기록/저장되어 있을 수 있다
본 장치(10)에서는 룩업테이블 생성을 위해 경사거리와 천저각 정보를 획득해야 한다. 이때, 일예로 각 SAR 영상의 중심점에 대한 천저각과 경사거리에 대한 정보는 SAR 영상 제품에 존재하는 것으로서, 이는 주어지는 값일 수 있다. 즉 룩업테이블 생성시 고려되는 경사거리와 천저각에 대한 정보는 SAR 플랫폼에서 SAR 영상을 제공할 때 미리 주어지는 값일 수 있다. 천저각은 SAR 영상의 중심으로 빔이 조사되었을 때의 그 각도를 의미할 수 있다.
일반적으로 SAR 영상으로서 제1 영상이 획득되었다고 하자. 이때, 종래 기술에서는 제1 영상의 중심점에 대한 측지좌표 추정만이 가능하였다. 이때, 제1 영상의 중심에서 예시적으로 좌측으로 10픽셀만큼 위치가 이동했다면, 위치가 이동된 해당 지점(위치 이동 지점)에 대한 경사거리는 중심점에 대한 경사거리와는 다른 값을 가질 것이다.
이처럼, 중심점이 아닌 다른 지점으로 위치가 변경된다면, 그에 따라 경사거리 역시 바뀔 것이고 나아가 SAR 플랫폼으로부터 조사되는 신호(빔)의 조사 방향도 바뀌었다고 볼 수 있을 것이나, 종래 기술로는 단순히 제1 영상의 중심점에 대한 천저각과 경사거리 정보만을 제공함에 따라, 바뀐 지점(즉, 위치 이동 지점)에 대한 천저각과 경사거리 정보를 알지 못하는 문제가 있었다. 만약, 종래에 바뀐 지점에 대한 천저각과 경사거리 정보를 알고자 하는 경우에는, 복잡하고 추가적인 연산 과정이 요구되거나 혹은 바뀐 지점을 영상 중심으로 하는 다른 SAR 영상(일예로 제2 SAR 영상)을 추가로 획득하고 추가 획득된 영상을 기반으로 추정을 수행해야 하는 등의 문제가 존재한다고 할 수 있다.
따라서, SAR 영상 중심점에 대해서만 천저각과 경사거리가 제공되던 종래 기술과는 달리, 본 장치(10)는 SAR 영상 내 각각의 픽셀(전체 픽셀 각각)에 대하여 각 픽셀에 해당하는 지점에 대한 천저각과 경사거리를 미리 계산하여 룩업테이블로 생성해 둘 수 있다. 이후, 본 장치(10)는 SAR 영상 내 임의 지점에 대한 측지좌표의 추정을 요청하는 입력이 이루어졌을 때(일예로 단계 S21에서와 같이 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 추정 지점까지의 경사거리인 측정 경사거리가 입력되었을 때)(이때, 임의 지점은 좌표 추정 지점을 의미할 수 있음), 이처럼 각 지점에 대한 천저각과 경사거리 간의 관계 정보가 저장된 룩업테이블을 이용함으로써, 보다 즉각적이고 손쉽게 해당 임의 지점에 대한 측지좌표를 정확하고 빠르게 추정할 수 있다.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법(제안된 방법)에 대한 동작 흐름도이다.
도 13에 도시된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법은 앞서 설명된 본 장치(10)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 본 장치(10)에 대하여 설명된 내용은 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 단계S31에서 생성부는, 천저각(Nadir angle)과 상기 천저각에 대응하는 경사거리 간의 관계 정보를 룩업테이블로 생성할 수 있다.
이때, 단계S31은, SAR 플랫폼의 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼에서 송신되는 신호가 반사되는 지표 상 지점에 대한 천저각 을 포함한 입력데이터를 입력받는 단계(step1), 상기 입력데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계를 설정하는 단계(step2), 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬을 생성하는 단계(step3), 생성된 상기 좌표변환행렬을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 추정하는 단계(step4), 및 추정된 뷰 벡터를 이용하여 step1에서 입력된 천저각에 대응하는 경사거리를 추정하는 단계(step5)를 포함할 수 있다.
또한, 단계S31은, 천저각 허용 범위에 대하여 기 설정된 각도 간격으로 천저각을 변경시키고, 변경된 천저각을 상기 입력 데이터로 적용하며 step1 내지 step5 를 반복 수행함으로써 룩업테이블을 생성할 수 있다. 이때, 반복 수행은, 변경된 천저각이 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하기 이전까지 이루어질 수 있다.
다음으로, 단계S32에서 추정부는, 단계S31에서 생성된 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정할 수 있다.
또한, 단계S32는, SAR 플랫폼의 측정된 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼의 위치로부터 상기 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점까지 측정된 측정 경사거리를 포함한 측정 데이터를 입력받는 단계(step1), 측정 데이터를 기반으로, 룩업테이블을 이용해 상기 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 천저각을 추정하는 단계(step2), 상기 측정 데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계의 설정 및 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬의 생성을 수행하는 단계(step3), 생성된 좌표변환행렬과 step2에서 추정된 천저각을 이용하여 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 좌표 추정 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 생성하는 단계(step4), 및 생성된 뷰 벡터를 이용하여 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 단계(step5)를 포함할 수 있다.
또한, 단계S32에서 고려되는 좌표 추정 지점은, 획득된 SAR 영상 내 전체 픽셀 지점 중 중심 픽셀 지점을 제외한 나머지 픽셀 지점 중 어느 하나에 해당하는 지점일 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S31 및 S32는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본원의 일 실시 예에 따른 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 전술한 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR) 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 방법으로서,
    (a) 천저각(Nadir angle)과 상기 천저각에 대응하는 경사거리 간의 관계 정보를 룩업테이블로 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 단계,
    를 포함하는 측지좌표 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 SAR 플랫폼의 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼에서 송신되는 신호가 반사되는 지표 상 지점에 대한 천저각을 포함한 입력데이터를 입력받는 단계;
    (a2) 상기 입력데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계를 설정하는 단계;
    (a3) 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬을 생성하는 단계;
    (a4) 상기 (a3) 단계에서 생성된 상기 좌표변환행렬을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 추정하는 단계; 및
    (a5) 상기 (a4) 단계에서 추정된 뷰 벡터를 이용하여 상기 (a1) 단계에서 입력된 천저각에 대응하는 경사거리를 추정하는 단계를 포함하는 것인, 측지좌표 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 천저각 허용 범위에 대하여 기 설정된 각도 간격으로 천저각을 변경시키고, 변경된 천저각을 상기 입력 데이터로 적용하며 상기 (a1) 단계 내지 상기 (a5) 단계를 반복 수행함으로써 상기 룩업테이블을 생성하되,
    상기 반복 수행은, 상기 변경된 천저각이 상기 천저각 허용 범위의 최대값을 초과하기 이전까지 이루어지는 것인, 측지좌표 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 SAR 플랫폼의 측정된 위치와 속도, 및 상기 SAR 플랫폼의 위치로부터 상기 좌표 추정 지점에 대응하는 지표 상 좌표 추정 지점까지 측정된 측정 경사거리를 포함한 측정 데이터를 입력받는 단계;
    (b2) 상기 측정 데이터를 기반으로, 상기 룩업테이블을 이용해 상기 지표 상 좌표 추정 지점에 대한 천저각을 추정하는 단계;
    (b3) 상기 측정 데이터를 이용하여 상기 SAR 플랫폼의 비행좌표계의 설정 및 상기 비행좌표계와 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed)좌표계 간의 좌표변환행렬의 생성을 수행하는 단계;
    (b4) 상기 (b3) 단계에서 생성된 좌표변환행렬과 상기 (b2) 단계에서 추정된 천저각을 이용하여 상기 SAR 플랫폼으로부터 상기 지표 상 좌표 추정 지점까지의 시선방향 단위벡터인 뷰 벡터를 생성하는 단계; 및
    (b5) 상기 (b4) 단계에서 생성된 뷰 벡터를 이용하여 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 단계,
    를 포함하는 측지좌표 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 좌표 추정 지점은, 상기 획득된 SAR 영상 내 전체 픽셀 지점 중 중심 픽셀 지점을 제외한 나머지 픽셀 지점 중 어느 하나에 해당하는 지점인 것인, 측지좌표 추정 방법.
  6. 영상레이다(Sythetic Aperture Radar, SAR) 플랫폼에서 획득된 SAR 영상 내 좌표 추정 지점의 측지좌표 추정 장치로서,
    천저각(Nadir angle)과 상기 천저각에 대응하는 경사거리 간의 관계 정보를 룩업테이블로 생성하는 생성부; 및
    상기 룩업테이블을 이용하여 측지좌표 추정의 대상이 되는 상기 좌표 추정 지점의 측지좌표를 추정하는 추정부,
    를 포함하는 측지좌표 추정 장치.
KR1020210008597A 2020-11-24 2021-01-21 영상레이다 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법 KR102530834B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200159311 2020-11-24
KR1020200159311 2020-11-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220071842A true KR20220071842A (ko) 2022-05-31
KR102530834B1 KR102530834B1 (ko) 2023-05-10

Family

ID=81786416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210008597A KR102530834B1 (ko) 2020-11-24 2021-01-21 영상레이다 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102530834B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004227A (ko) * 2009-06-25 2013-01-09 이에이디에스 도이치란트 게엠베하 Ｓａｒ 영상 내의 픽셀의 지리 좌표를 결정하기 위한 방법
KR102028324B1 (ko) * 2019-02-26 2019-11-04 엘아이지넥스원 주식회사 영상 레이더의 영상 보정 방법 및 좌표 계산 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004227A (ko) * 2009-06-25 2013-01-09 이에이디에스 도이치란트 게엠베하 Ｓａｒ 영상 내의 픽셀의 지리 좌표를 결정하기 위한 방법
KR102028324B1 (ko) * 2019-02-26 2019-11-04 엘아이지넥스원 주식회사 영상 레이더의 영상 보정 방법 및 좌표 계산 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102530834B1 (ko) 2023-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10878243B2 (en) Method, device and apparatus for generating electronic map, storage medium, and acquisition entity
CN111381217B (zh) 基于低精度惯性导航系统的弹载sar运动补偿方法
Liu et al. GNSS-based SAR interferometry for 3-D deformation retrieval: Algorithms and feasibility study
Wen et al. 3D LiDAR aided GNSS NLOS mitigation in urban canyons
CN108090956B (zh) 一种几何校正方法及系统
US20110309983A1 (en) Three-dimensional direction finding for estimating a geolocation of an emitter
JP2012207919A (ja) 異常値判定装置、測位装置、及びプログラム
Pu et al. A rise-dimensional modeling and estimation method for flight trajectory error in bistatic forward-looking SAR
CN110646782A (zh) 一种基于波形匹配的星载激光在轨指向检校方法
RU2695642C1 (ru) Способ определения местоположения наземного источника радиоизлучения
JP2017524932A (ja) ビデオ支援着艦誘導システム及び方法
Zhou et al. Dynamic analysis of spin satellites through the quadratic phase estimation in multiple-station radar images
Sun et al. An up-sampled particle filter fusion technique and its application in synthetic aperture radar imaging
KR102530834B1 (ko) 영상레이다 영상의 측지좌표 추정 장치 및 방법
Niedfeldt et al. Characterizing range progression of SAR point scatterers with recursive RANSAC
KR20120054347A (ko) Ｓａｒ 영상 형성을 위한 도플러 중심 주파수 정보 추정방법 및 그를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 매체
KR102028323B1 (ko) 영상 레이더의 영상 보정 장치 및 시스템
Adams et al. Velocimeter LIDAR-Based Bulk Velocity Estimation for Terrain Relative Navigation Applications
Johnson et al. Motion estimation from laser ranging for autonomous comet landing
KR101009967B1 (ko) 레이더 영상 생성 장치와 그 방법, 및 상기 방법을 구현하는 프로그램이 기록된 기록매체
Shao et al. Model-data co-driven integration of detection and imaging for geosynchronous targets with wideband radar
CN103487808B (zh) 一种变参数锁定模式弹载聚束sar的航迹仿真方法
KR20220089392A (ko) 무인 수상선의 지구물리적 내비게이션 장치 및 방법
Zhou et al. A Novel Method of Three-Dimensional Geometry Reconstruction of Space Targets Based on the ISAR Image Sequence
KR102635421B1 (ko) 저해상도의 지형 정보를 활용한 항체의 항법 시스템 및 수행 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right