아리랑 2호/3호 영상을 이용한 영상융합 비교 분석

Abstract

본 논문에서는 사용되는 센서의 특성, 특히 밴드 간 분광 응답함수의 차이에 따라 달라질 수 있는 영상융합 기법의 성능 차이에 대한 상대적 비교 분석을 주된 연구 목적으로 하였다. 이를 위해, CS 기반의 대표적 영상융합 기법인 GIHS, GS1, GSA, GSA-CA을 선정하였고, 거의 동일 시기/동일 지역을 촬영한 KOMPSAT-2/3 위성영상을 이용하였다. 또한, 융합 영상의 성능 평가는 정량적/정성적 방법을 혼용하여 진행하였다. 분석 결과, KOMPSAT-2/3 영상 모두에서 GSA 기법과 GSA-CA 기법이 다른 기법들에 비해 상대적으로 우수한 품질을 나타냈다. 이는 다른 위성영상 및 문헌을 통해 제시된 결과들과 일치하는 것으로, 선형 회귀식을 통해 전정색 영상과 intensity 영상 간 스펙트럴 불일치를 최소화한 기존 방법론의 효능을 뒷받침하는 것이다. 그러나 동일한 실험 조건을 적용하였을 때, KOMPSAT-2와 KOMPSAT-3에서 나타내는 융합 성능은 서로 다른 결과를 나타냈다. 이 같은 결과는 두 위성 센서 내 밴드별 분광응답함수가 서로 다른 것에 기인하는 것으로 판단할 수 있다. KOMPSAT-2의 경우, blue 밴드와 green 밴드의 분광 응답비가 전정색 밴드를 초과하는 것으로 알려져 있으며, 이는 영상 융합 과정에서 과도한 저주파 요소를 삽입하여, 최종적으로 제작된 융합 영상에서의 색상 왜곡을 유발하는 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 반면, KOMPSAT-3에서는 KOMPSAT-2에서 발생되었던 상당부분의 관련 문제들을 보완 하였으며, 결과적으로 동일한 실험 조건에서도 상대적으로 향상된 융합 결과를 나타냈다. This paper had a purpose on analyzing result data from pan-sharpening, which have applied on the KOMPSAT-2 and -3 image. Particularly, the study focused on comparing each relative spectral response functions, which considers to cause color distortions of fused image. Two images from same time and location have been collected by KOMPSAT-2 and -3 to apply in the experiment. State-of-the-art algorithms of GIHS, GS1, GSA and GSA-CA were employed for analyzing the results in quantitatively and qualitatively. Following analysis of previous studies, GSA and GSA-CA methods resulted excellent quality in both of KOMPSAT-2/3 results, since they minimize spectral discordances between intensity and PAN image by the linear regression algorithm. It is notable that performances from KOMPSAT-2 and- 3 are not equal under same circumstances because of different spectral characteristics. In fact, KOMPSAT-2 is known as over-injection of low spatial resolution components of blue and green band, are greater than that of the PAN band. KOMPSAT-3, however, has been advanced in most of misperformances and weaknesses comparing from the KOMPSAT-2.