원격탐사 영상 처리

핵심 정리

원격탐사는 대상을 원격으로 측정하는 수단이며, 그 정의는 넓지만 협의로는 인공위성이나 항공기 등으로 지구 표면 부근을 관측하는 기술을 가리킨다. 원격탐사에는 관측 장치인 센서와 그것을 상공으로 실어 나르는 플랫폼이 필요하다. 관측 장비로는 사진이나 레이다가 쓰이고, 플랫폼으로는 비행기, 헬기, 인공위성이 쓰인다.

원격탐사 영상 처리는 얻은 영상을 목적에 맞게 판독하고 분석할 수 있도록 가공하는 일련의 과정이다. 그중 영상강조는 영상자료를 목적에 따라 판독하기 쉽게 가공하는 방법이다. 영상의 품질은 해상도로 가늠하며, 해상도는 분광, 공간, 시간, 방사의 네 가지로 나뉜다. 파장대역 구분은 분광해상도 분광해상도는 센서가 전자파 파장대역을 얼마나 다양하게 관측할 수 있는지를 의미한다. 공간해상도는 영상에서 식별할 수 있는 최소 대상의 크기, 즉 픽셀 하나가 지표면에서 차지하는 크기를 뜻한다. 시간해상도는 같은 지점을 다시 관측하는 주기를 뜻한다. 영상의 픽셀값을 얼마나 잘 표현하는지는 방사해상도에 해당한다.

영상분류는 전처리된 영상의 화소를 주제별 클래스로 나누는 분석 작업이다. 분류는 분석자의 개입 여부에 따라 감독분류와 무감독분류로 나뉘며, 이 구분은 픽셀기반 분류와 객체기반 분류 모두에 적용될 수 있다. 픽셀기반 분류는 픽셀값을 이용해 영상을 분류하고, 객체기반 분류는 분광정보와 함께 모양, 질감, 형태적 특성을 고려한다.

전처리 보정은 방사보정과 기하보정으로 나뉜다. 방사보정은 태양광 입사각에 따른 복사량 차이를 보정하는 것이다. 기하보정은 지상기준점으로 산출한 좌표변환식으로 영상 화소를 새 영상으로 재배열하는 것이다.

감독분류에서는 분류항목별 트레이닝 데이터를 전체 지역 분류 전에 미리 선정한다. 감독분류에서는 트레이닝 데이터가 분류 정확도를 결정하는 가장 중요한 요소다. 무감독분류는 분광특성 유사성으로 픽셀을 군집화한 뒤 분류항목의 의미를 부여한다. 두 방식은 트레이닝 데이터를 언제 쓰는지에서 갈리므로, 이 차이를 먼저 잡아 두면 된다.

자세히

해상도 네 가지의 구분

해상도 네 가지는 재는 대상이 서로 달라서 같은 것으로 묶으면 안 된다. 파장 축의 구분이면 분광, 지표면 위 크기의 구분이면 공간, 재관측 주기이면 시간, 픽셀값에 담긴 밝기 표현이면 방사로 본다. 문제에서 어느 해상도인지 가를 때는 무엇을 구분하는 능력인지부터 확인하는 것이 빠르다.

표의 각 칸은 해당 해상도의 기준을 옮긴 것이므로, 선지에서 용어가 바뀌면 이 기준을 다시 대조하면 된다.

감독분류와 무감독분류

감독분류는 분석자가 분류항목마다 대표 지역을 골라 트레이닝 데이터로 삼고, 그 기준을 전체 지역에 적용하는 방식이다. 무감독분류는 그 준비 없이 분광특성이 비슷한 픽셀을 먼저 묶고, 묶인 집단에 분류항목의 의미를 나중에 붙인다. 두 방식의 차이는 분석자가 언제 개입하느냐에 있다.

감독분류는 선정 단계가 결과에 직접 영향을 주는 방식이고, 무감독분류는 그 선정 단계가 없는 만큼 군집이 실제 주제와 얼마나 맞는지를 나중에 판단해야 한다는 점이 다르다.

픽셀기반 분류와 객체기반 분류

픽셀기반 분류는 화소 하나하나의 값을 기준으로 판정한다. 객체기반 분류는 인접한 화소를 의미 있는 덩어리인 객체로 먼저 나눈 뒤 객체 단위로 분류한다. 영상을 나누는 과정에는 가중치가 쓰이며, 이 가중치에는 분할축척, 분광·공간정보, 조밀도, 평활도 등이 있다. 가중치 항목을 나누어 보면 분광 쪽 기준과 공간·형태 쪽 기준이 함께 들어 있어, 객체기반 분류가 분광정보만 쓰는 방식이 아님을 알 수 있다. 두 방식을 비교할 때는 분류의 단위가 화소인지 객체인지부터 구분하면 된다.