The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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Improvement of KOMPSAT-5 Image Resolution for Target Analysis

객체 분석을 위한 KOMPSAT-5 영상의 해상도 향상 성능 분석

  • Received : 2019.02.01
  • Accepted : 2019.04.24
  • Published : 2019.04.30
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Abstract

A synthetic aperture radar(SAR) satellite is more effective than an optical satellite for target analysis because an SAR satellite can provide two-dimensional electromagnetic scattering distribution of a target during all-weather and day-and-night operations. To conduct target analysis while considering the earth observation interval of an SAR satellite, observing a specific area as wide as possible would be advantageous. However, wider the observation area, worse is the resolution of the associated SAR satellite image. Although conventional methods for improving the resolution of radar images can be employed for addressing this issue, few studies have been conducted for improving the resolution of SAR satellite images and analyzing the performance. Hence, in this study, the applicability of conventional methods to SAR satellite images is investigated. SAR target detection was first applied to Korea Multipurpose Satellite-5(KOMPSAT-5) SAR images provided by Korea Aerospace Research Institute for extracting target responses. Extrapolation, RELAX, and MUSIC algorithms were subsequently applied to the target responses for improving the resolution, and the corresponding performance was thereby analyzed.

합성 개구면 레이다(synthetic aperture radar: SAR) 위성은 주 야와 날씨에 관계없이 객체의 전자기적 산란분포를 2차원 영상으로 제공할 수 있기 때문에, 광학 위성에 비해 객체 분석에 효과적으로 이용될 수 있다. SAR 위성의 지구 관측주기를 고려한다면, 한 번에 넓은 범위를 관측하는 것이 객체분석에 유리하다. 하지만, 관측범위가 넓어질수록 위성 SAR 영상의 해상도가 저하되는 문제점이 있다. 이는 기존 레이다 신호처리에 이용되었던 해상도 향상 기법을 이용하여 극복될 수 있지만, 아직 해상도 향상 기법을 위성 SAR 영상에 적용하여 그 성능을 분석한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 위성 SAR 영상에 대한 기존 해상도 기법의 적용 가능성을 탐색하는 연구를 수행한다. 구체적으로, 한국항공우주연구원에서 운용 중인 다목적실용위성 5호(Korea multi-purpose satellite-5: KOMPSAT-5) 영상에 객체 탐지를 수행하고, 외삽(extrapolation), RELAX(relaxation), MUSIC(multiple signal classification) 기법을 적용하여 해상도를 향상시킨 후, 그 성능을 분석한다.

Keywords

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그림 1. SAR 객체 탐지의 흐름도 Fig. 1. Flowchart of SAR target detection.

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그림 2. KOMPSAT-5 영상에 대한 해상도 향상의 흐름도 Fig. 2. Flowchart of improvement of resolution for KOM PSAT-5 image.

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그림 3. 실험에 이용한 KOMPSAT-5 영상 Fig. 3. KOMPSAT-5 image used in experiment.

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그림 4. SAR 객체 탐지 결과 Fig. 4. Result of SAR target detection.

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그림 6. 객체 2에 대한 해상도 향상 결과 Fig. 6. Result of improvement of resolution for target 2.

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그림 5. 객체 1에 대한 해상도 향상 결과 Fig. 5. Result of improvement of resolution for target 1

표 1. KOMPSAT-5 영상에 대한 정보 Table 1. Information for KOMPSAT-5 image.

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표 2. SNR에 따른 객체 1에 대한 결과 영상들의 대비 Table 2. Contrast of results for target 1 versus SNR.

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표 3. 부 어레이 크기에 따른 객체 1에 대한 결과 영상들의 대비 Table 3. Contrast of results for target 1 versus subarray size.

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표 4. 샘플링 수에 따른 객체 1에 대한 결과 영상들의 대비 Table 4. Contrast of results for target 1 versus number of sampling.

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References

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