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스파크 유도 플라즈마 분광 시스템을 이용한 우주탐사용 암석 분석연구
정재헌(Jaehun Jung),여재익(Jai-Ick Yoh) 한국항공우주학회 2020 韓國航空宇宙學會誌 Vol.48 No.12
스파크 유도 플라즈마 분광법 (SIBS)은 전기 스파크를 사용하여 강력한 플라즈마를 유도한 후 원자 방출 스펙트럼 신호를 수집하는 방법이다. 이 연구는 우주 탐사에 활용되는 기존의 레이저 유도 분해 분광법 (LIBS) 대신 SIBS를 사용할 수 있는지의 잠재력을 보기 위해 진행되었다. 과거에는 SIBS를 사용하여 부피가 큰 고체 샘플을 대상으로 실험하는 것이 성공적이지 않았기 때문에, 본 연구에서는 전극 위치 및 전극 재료의 SIBS의 최적화 연구가 수행되었다. LIBS를 사용할 때에 비해 SIBS의 검출 한계 (LOD)가 78에서 20ppm으로 최대 4배 향상되어 있음을 볼 수 있었다. 생성된 플라즈마의 더 높은 에너지로 인해, SIBS에 의한 신호 세기는 동일한 분광계 설정에서 LIBS보다 3배 정도 높았다. Spark-induced breakdown spectroscopy (SIBS) utilizes an electric spark to induce a strong plasma for collecting atomic emissions. This study analyses the potential for usinga compact SIBS instead of conventional laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) in discriminating rocks and soils for planetary missions. Targeting bulky solids using SIBS has not been successful in the past, and therefore a series of optimizations of electrode positioning and electrode materials were performed in this work. The limit of detection (LOD) was enhanced up to four times compared to when LIBS was used, showing a change from 78 to 20 ppm from LIBS to SIBS. Because of the higher energy of plasma generated, the signal intensity by SIBS was higher than LIBS in three orders of magnitude with the same spectrometer setup. Changing the electrode material and locating the optimum position of the electrodes were considered for optimizing the current SIBS setup being tested for samples of planetary origin.
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다목적실용위성(KOMPSAT)의 Inverse RPC 해석을 통한 정밀지상좌표 결정 정확도
서두천(DooChun Seo),정재헌(JaeHun Jung),홍기병(KiByung Hong) 한국항공우주연구원 2014 항공우주기술 Vol.13 No.2
다목적실용위성 2호/3호 위성자료를 이용하여 지상좌표를 결정하는 방법은 Physical Model과 RFM(Rational Function Model)의 두 가지 종류가 있다. 일반적으로 사용자에게 제공되는 모델은 RFM을 기반으로 한 RPCs(Rational Function Coefficients)이며, 이때 제공되는 RPCs는 지상좌표에서 영상좌표를 계산하는 계수이다. 사용자가 정사영상을 만들 경우에는 이 계수가 유용하나, 영상에서 임의의 영상기준점에 대응하는 지상좌표를 계산하거나, 위치정확도를 확인하기는 매우 어렵다. 본 논문은 다목적실용위성에서 제공되는 RPCs를 기반으로 Inverse RPCs를 해석하는 알고리즘과 해석된 Inverse RPCs를 기반으로 지상표고를 고려한 정밀 지상좌표 해석 알고리즘을 기술하고자 한다. 또한 Inverse RPCs의 해석된 정밀지상좌표 정확도와 Physical Model과의 차이를 계산하여 정확도를 평가하고자 한다. There are two types of Physical Model and RFM (Rational Function Model) is to determinate ground coordinates using KOMPSAT-2 and KOMPSAT-3 satellite data. Generally, RPCs(Rational Polynomial Coefficients) based on RFM is provided for users. This RPCs is to compute the ground coordinates to the image coordinates. If users produce ortho-image with provided RPCs is useful, directly compute the ground coordinates corresponding to image coordinates and check location accuracy etc. are difficult. In this study, a basic algorithm of inverse RPCs that calculates the image coordinates to ground coordinates, compute based on provided RPCs and evaluation of determinated ground coordinates using developed inverse RPCs were proposed.
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KOMPSAT-3 영상 모자이킹을 위한 경계선 추정 방법에 대한 연구
김현호 ( Hyun-ho Kim ),정재헌 ( Jaehun Jung ),이동한 ( Donghan Lee ),서두천 ( Doochun Seo ) 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.6
KOMPSAT-3의 지상해상도는 전정색 밴드: 0.7 m, 다중 스펙트럴 밴드: 2.8 m이며, 관측 폭의 경우 16 km이다. 따라서 관측 폭(16 km) 보다 넓은 지역의 영상을 한 번의 촬영으로 획득할 수 없으며, 관측 폭 단위로 넓은 지역을 겹치게 촬영 한 후에 획득한 영상들을 하나의 영상으로 만들어야 주어야 한다. 이때 필요한 알고리즘을 영상 모자이킹 또는 영상 스티칭이라고 하며, 지도 제작, 국토관리 분야 등에 사용된다. 모자이킹 알고리즘은 일반적으로 (1) 특징점 추출 및 매칭, (2) 복사 평형, (3) 경계선 추정, (4) 영상 블렌딩의 4단계로 이루어져 있다. 본 논문에서는 위성 영상에서 효과적으로 경계선 추정할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 그 결과 기존의 방법에 비하여 더 정확하게 경계선을 추정할 수 있었으며, 모자이킹이 된 영상도 경계선 부분의 이질감이 최소화 되었다. The ground sample distance of KOMPSAT-3 is 0.7 m for panchromatic band, 2.8 m for multi-spectral band, and the swath width of KOMPSAT-3 is 16 km. Therefore, an image of an area wider than the swath width (16 km) cannot be acquired with a single scanning. Thus, after scanning multiple areas in units of swath width, the acquired images should be made into one image. At this time, the necessary algorithm is called image mosaicking or image stitching, and is used for cartography. Mosaic algorithm generally consists of the following 4 steps: (1) Feature extraction and matching, (2) Radiometric balancing, (3) Seamline estimation, and (4) Image blending. In this paper, we have studied an effective seamline estimation method for satellite images. As a result, we can estimate the seamline more accurately than the existing method, and the heterogeneity of the mosaiced images was minimized.
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정상운영기간동안의 KOMPSAT-3A호 주요 영상 품질 인자별 특성
서두천 ( Doochun Seo ),김현호 ( Hyun-ho Kim ),정재헌 ( Jaehun Jung ),이동한 ( Donghan Lee ) 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.6
KOMPSAT-3A는 2015년 3월 발사하여 약 6개월의 기간 동안 초기 검보정을 수행한 이후 지난 8년 동안 성공적으로 KOMPSAT-3A 자료를 사용자들에게 배포하였으며, 수집된 영상 자료는 지도제작, GIS, 국토관리 등의 다양한 분야에서 정성적, 정량적 정보 추출의 기초 자료로 활용되고 있다. 한국항공우주연구원에서는 KOMPSAT-3A의 영상제품군에서 추출되는 정보의 정확도 및 신뢰도를 확보하기 위해 주기적으로 영상 품질과 인공위성 하드웨어 특성을 확인하고 있다. 또한 KOMPSAT-3A의 탑재체, 자세제어 센서들의 노후화에 따른 영상 품질 저하 현상을 최소화하기 위해 지속적인 영상 품질 개선 작업을 수행하고 있다. 본 논문에서는 KOMPSAT-3A 개발 단계에서 정의된 발사 전후의 검보정 주요 과정 및 대표 영상 품질 인자인 MTF, SNR, Location accuracy 측정 방법을 설명하였다. 이를 바탕으로 발사 후 초기 LEOP Cal/Val이 완료된 이후 측정된 영상 품질 인자별 성능값과 최근 2016년부터 2020년 5월까지 KOMPSAT-3A호의 주요 품질 인자인 MTF, SNR, Location accuracy 현황과 특성을 기술하였다. The LEOP Cal/Val (Launch and Early Operation Phase Calibration/Validation) was carried out during 6 months after KOMPSAT-3A (KOMPSAT-3A Korea Multi-Purpose Satellite-3A) was launched in March 2015. After LEOP Cal/Val was successfully completed, high resolution KOMPSAT-3A has been successfully distributing to users over the past 8 years. The sub-meter high-resolution satellite image data obtained from KOMPSAT-3A is used as basic data for qualitative and quantitative information extraction in various fields such as mapping, GIS (Geographic Information System), and national land management, etc. The KARI (Korea Aerospace Research Institute) periodically checks and manages the quality of KOMPSAT-3A’s product and the characteristics of satellite hardware to ensure the accuracy and reliability of information extracted from satellite data of KOMPSAT-3A. To minimize the deterioration of image quality due to aging of satellite hardware, payload and attitude sensors of KOMPSAT-3A, continuous improvement of image quality has been carried out. In this paper, the Cal/Val work-flow defined in the KOMPSAT-3A development phase was illustrated for the period of before and after the launch. The MTF, SNR, and location accuracy are the key parameters to estimate image quality and the methods of the measurements of each parameter are also described in this work. On the basis of defined quality parameters, the performance was evaluated and measured during the period of after LEOP Cal/Val. The current status and characteristics of MTF, SNR, and location accuracy of KOMPSAT-3A from 2016 to May 2020 were described as well.
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