공간해상도와 분광해상도의 선택적 반영이 가능한 웨이블릿 기반 영상융합 기법 연구

Abstract

영상융합 기술은 다중센서(multi-sensor)로부터 받아들인 영상 정보에 더 많은 신뢰도를 부여하여 활용도를 높여주는 기술이다. 즉, 각각의 단일 영상이 가지고 있는 공간해상도나 분광해상도 측면에서의 장점들을 추출하여 복수 개 영상의 장점이 결합된 하나의 영상을 생성시킴으로써 단일 영상에서의 한계를 극복할 수 있도록 하는 기술이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 영상융합의 기법들 중 DWT(discrete wavelet transform, 이산 웨이블릿 변환, 이하 웨이블릿)를 이용하되, 여러 개의 결과영상을 얻을 수 있는 기존 조정기법을 수정하여 새로운 영상융합 기법을 제안하고자 하였다. 다른 기법들과는 달리, 선택한 기법의 경우 고해상도 전정색(panchromatic) 영상과 다중분광(multi-spectral) 영상의 반영 비율에 따라 그 결과가 다양하게 도출되므로, 영상의 사용목적에 따라 선택할 수 있다는 장점을 가지게 된다. 제안된 기법은 기존의 연구에서보다 고해상도의 영상 특성에 좀 더 적합하도록 융합방법을 수정하였으며, 정확도 평가를 위해 현재 사용되고 있는 영상융합 기법들과 정량적으로 비교?평가하였다. 또한 지역별 융합 결과의 차이를 알 수 있도록 지역을 달리하여 비교하여 보았다. IHS, 주성분분석(PCA), 웨이블릿 기법들과 지역별로 비교?평가를 한 결과, 제안하고자 하는 기법의 경우 공간해상도와 분광해상도의 가중치에 따른 다양한 결과 영상이 도출되기 때문에 어떠한 영상을 선택하여 비교하느냐에 따라 그 결과가 달랐다. 대체적으로 공간해상도의 평가에 사용된 평균경사도(average gradient)와 엔트로피 차(entropy difference)의 경우, 값이 각각 0.1과 0.5 구간 내에 위치할 때 보존률이 높았다. 그리고 분광해상도의 평가에 사용된 상관계수(correlation coefficient)와 분광 왜곡도(spectral distortion)의 경우 값이 0.1 이상일 경우 비교적 일정한 분광정보의 보존능력을 보였다. 이는 값의 변화에 따라 분광정보는 일정하게 보존하여 주면서 특정 구간 내에서는 공간해상도의 보존능력을 높일 수 있다는 것을 말해주는 것으로, 융합 후 분류나 판독 등 융합 목적에 따라 결과영상들을 다르게 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 차후 좀 더 정확한 융합 결과를 위한 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.|Techniques for image fusion help us to improve the efficiency of information by giving higher precision to the image acquired from multi-sensor remote sensing. In other words, it is a technology to overcome the limitations of the single satellite image's potentialities. Generally, the panchromatic image and the multi-spectral image are integrated into a single image in terms of image fusion. In this study, among the conventional image fusion methods, the discrete wavelet transform(DWT) technique is used to get multiple results by adjusting the percentages of the panchromatic image and the multi-spectral image. And by modifying this method, new method is proposed. Unlike other techniques, fusion of the panchromatic image and the multi-spectral image is depending on the weight so that it will draw various results. Therefore, the advantage is that users will be able to select images depending on the purpose of the image using. In the study, modified image fusion method is proposed to optimize the method for the high-resolution satellite images(e.g. IKONOS image). Then, for the comparison, some conventional image fusion techniques are used to perform the quantitative assessment. In addition, results from many different regions are evaluated to analyze the influence of different regional factors. IHS, PCA, DWT fusion methods are evaluated and compared to proposed fusion method, and the results are analyzed in sight of the region difference. Proposed fusion method can help us to make appropriately fused images depending on the purpose of fusion(e.g. classification or interpretation), by adjusting the influences of spatial and spectral information.