아리랑3호 스테레오 영상의 에피폴라 기하 분석 및 영상 리샘플링

Abstract

아리랑 3호는 2012년 5월 18일에 발사된 다목적실용위성으로서, 탑재된 AEISS센서는 고도 685km의 태양주기 궤도상에서 0.7m의 공간해상도 흑백 영상과 2.8m 공간해상도의 다중 파장대 영상을 폭 16.8km로 획득한다. 아리랑 3호는 아리랑 2호에 비해 많은 부분에서 성능의 향상이 이루어졌으며 그 중 단일 패스에서 스테레오 영상이 취득 가능하도록 설계되었다. 아리랑 3호를 이용하여 3차원 지형 정보의 추출을 하기 위해서는 정확한 에피폴라 기하를 규명하는 것이 필수적이며, 따라서 본 연구에서는 아리랑 3호 스테레오 영상으로부터 에피폴라 영상 제작을 위한 최적의 영상 변환식을 도출하기 위한 에피폴라 곡선의 특성에 대해 분석하였다. 영상과 함께 제공되는 RPCs(Rational Polynomial Coefficients)를 기반으로 영상 전역에 해당하는 에피폴라 커브를 도출하고 이에 대한 모양분석을 통해 에피폴라 커브가 최소 3차 다항식 이상의 변환식으로 모델링 될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 아리랑 3호 AEISS센서의 두 개의 CCDs라인 특징 또한 확인 가능하였다. RPCs 업데이트 시에도 샘플 방향의 영상 오차를 최소화하기 위해 3차식이 필요했으며, 에피폴라 영상 리샘플링 시에도 3차 영상 변환식을 활용한 경우 최대 0.7 픽셀이내의 정밀한 y시차를 확보할 수 있었다. Kompsat-3 is an optical high-resolution earth observation satellite launched in May 2012. The AEISS sensor of the Korean satellite provides 0.7m panchromatic and 2.8m multi-spectral images with 16.8km swath width from the sun-synchronous near-circular orbit of 685km altitude. Kompsat-3 is more advanced than Kompsat-2 and the improvements include better agility such as in-track stereo acquisition capability. This study investigated the characteristic of the epipolar curves of in-track Kompsat-3 stereo images. To this end we used the RPCs(Rational Polynomial Coefficients) to derive the epipolar curves over the entire image area and found out that the third order polynomial equation is required to model the curves. In addition, we could observe two different groups of curve patterns due to the dual CCDs of AEISS sensor. From the experiment we concluded that the third order polynomial-based RPCs update is required to minimize the sample direction image distortion. Finally we carried out the experiment on the epipolar resampling and the result showed the third order polynomial image transformation produced less than 0.7 pixels level of y-parallax.