분광라이브러리는 지구에 존재하는 다양한 물질의 분광반사 자료와 그에 대한 보조자료를 축적한 데이터베이스로 정의할 수 있다. 분광라이브러리는 다양한 분야에서 물질의 종류와 특성을 분석하기 위한 참조자료로 사용되고 있으며 원격탐사 분야에서는 광학영상 자료와 연계하여 토지 피복의 종류와 속성을 분류하고 더 나아가 초분광영상의 해석에 중요한 자료로 사용되고 있다. 현존 분광라이브러리는 측정항목이나 측정방법, 보조자료 등이 표준화되어 있지 않으며, 특히 국내에 직접 적용하기에는 지표물의 종류가 한정되어 있다. 이 논문은 국내 환경에 직접 적용할 수 있는 분광라이브러리를 설계하고 구축하는 과정을 인공물에 대한 분광반사측정을 실시하였고 동시에 설계된 보조자료의 항목에 대한 측정 및 조사를 실시하였다. 또한 외국에서 개발된 분광라이브러리에서 보조자료가 충실한 광물 및 암석, 토양, 물 등의 분광반사자료를 함께 포함하고 있다. 구축된 분광라이브러리의 활용성 증대와 검색의 용이성을 위해 분광라이브러리 뷰어를 개발하였다.
The aim of this study is to develop a protocol for obtaining spectral signals that are robust to varying lighting conditions, which are often found in the Polar regions, for creating a spectral library specific to those regions. Because hyperspectral image (HSI)-derived spectra are collected on the same scale as images, they can be directly associated with image data. However, it is challenging to find precise and robust spectra that can be used for a spectral library from images taken under different lighting conditions. Hence, this study proposes a new radiometric calibration protocol that incorporates radiometric targets with a traditional vicarious calibration approach to solve issues in image-based spectrum measurements. HSIs obtained by the proposed method under different illumination levels are visually uniform and do not include any artifacts such as stripes or random noise. The extracted spectra capture spectral characteristics such as reflectance curve shapes and absorption features better than those that have not been calibrated. The results are also validated quantitatively. The calibrated spectra are shown to be very robust to varying lighting conditions and hence are suitable for a spectral library specific to the Polar regions.
It is difficult to classify tidal flat surface that is composed of a mixture of mud, sand, water and microphytobenthos. We used a Linear Spectral Unmixing (LSU) method for effectively classifying the tidal flat surface characteristics within a pixel. This study aims at 1) detecting algal mat using LSU in the Saemangeum tidal flats, 2) determining a suitable end-member selection method in tidal flats, and 3) find out a habitual characteristics of algal mat. Two types of end-member were built; one is a reference end-member derived from field spectrometer measurements and the other image end-member. A field spectrometer was used to measure spectral reflectance, and a spectral library was accomplished by shape difference of spectra, r.m.s. difference of spectra, continuum removal and Mann-Whitney U-test. Reference end-members were extracted from the spectral library. Image end-members were obtained by applying Principle Component Analysis (PCA) to an image. The LSU method was effective to detect microphytobenthos, and successfully classified the intertidal zone into algal mat, sediment, and water body components. The reference end-member was slightly more effective than the image end-member for the classification. Fine grained upper tidal flat is generally considered as a rich habitat for algal mat. We also identified unusual microphytobenthos that inhabited coarse grained lower tidal flats.
최근 초분광 영상을 기반으로 토지피복을 분류하는 연구에서 토지피복 분광 라이브러리가 많이 활용되고 있다. 해외에서는 다양한 기관에서 토지피복 분광 라이브러리를 구축 및 제공하고 있지만, 국내의 경우 토지피복 분광 라이브러리의 구축 및 제공이 부족한 실정이다. 이러한 배경에서 본 연구는 국내 토지피복의 분류 연구에서 국내외 분광 라이브러리의 활용 가능성을 제시하는데 목적이 있다. 분광 라이브러리의 비교분석 및 분광 라이브러리를 이용한 토지피복분류에는 밴드매칭이 요구되며, 본 연구에서는 이를 자동적으로 수행하기 위한 자동화 로직을 제시하였다. 또한 직접 구축한 국내 토지피복 분광 라이브러리와 기구축 해외 토지피복 분광 라이브러리를 비교분석하였으며, 그 결과 직접 구축한 토지피복 분광 라이브러리의 상관계수가 0.974로 가장 높게 나타났다. 최종적으로 정확도 평가를 위해 국내외 토지피복 분광 라이브러리를 이용하여 연구대상지역의 항공 초분광 영상을 SAM기법으로 감독분류 하였으며, 그 결과 직접 구축한 분광 라이브러리의 전체정확도가 91.78%로 가장 높게 나타났다. 정확도 평가 결과 해외 토지피복 분광 라이브러리의 분류항목 중 Soils, Artificial Materials, Coatings는 국내에서도 충분히 피복을 분류하는데 적용 가능할 것으로 판단된다.
밴드 수가 많고 밴드 폭이 좁은 초분광영상은 기존의 다중 분광 영상에 비해 각 픽셀이 함유하고 있는 정보가 많아 영상을 이용한 토지피복분류를 하는데 있어 최적의 영상으로 평가 받고 있다. 하지만 초분광영상의 높은 분광해상도로 부터 증가된 데이터의 용량과 노이즈로 인해 다중분광영상을 분석하는 기법을 그대로 적용하기에는 효용성이 떨어진다. 초분광영상의 분석 기법으로서 벡터의 내적을 활용하는 SAM(Spectral Angle Mapping)은 연속적인 스펙트럼을 보이는 초분광영상의 특성을 해석하는데 가장 보편적인 방법이다. 이에 본 연구에서는 분광라이브러리를 이용한 초분광영상의 토지피복분류를 수행하기 위해 SAM기법을 채택하였으나 대기영향의 노이즈로 인해 낮은 정확도를 보였다. 이를 보안하기 위한 방법으로서 Decision Tree 기법을 제안하였고 그 결과, 분류 정확도를 향상시킬 수 있었다.
본 연구는 하천 저수구역에 대하여 하천의 부유쓰레기를 탐지하고, 이때 동시에 분광라이브러리 특성들을 분석하여 효율적인 하천환경관리기술의 기초자료로 활용하는데 목적을 두었다. 부유쓰레기 탐지 구간으로 달성보-강정고령를 중심으로 현장 조사 계획을 수립하였다. 분광반사측정은 하천 주변의 식생(초지, 수목 등), 인공물(콘크리트, 구조물 등), 하천수(청수, 탁수, 녹조), 하천 주변에 산재되어 있는 하천 부유쓰레기를 대상으로 하였으며 그리고 동시에 현장에서 조사된 하천 부유쓰레기들에 대한 분광라이브러리 특성들을 각각 분석하였다.
Park, Sunkyung;Lee, Jeong-Eun;Kang, Wonseok;Lee, Sang-Gak;Chun, Moo-Young;Kim, Kang-Min;Jeong, Ueejeong;Yuk, In-Soo;Jaffe, Daniel T.
천문학회보
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제40권1호
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pp.71.2-71.2
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2015
We present the high-resolution near-infrared spectra of standard stars observed with Immersion Grating Infrared Spectrograph (IGRINS). IGRINS covers the full spectral range of H and K bands simultaneously with a high spectral resolution (R=40,000), revealing many previously undetected and/or unknown lines. In this work, we present preliminary results of spectroscopic diagnostics for stellar physical parameters. Our ultimate goal is to provide a library of near-infrared spectra of standard stars, which covers all spectral types and luminosity classes, with a high-resolution and high signal to noise ratio ($SNR{\geq}200$).
The number of matched peaks (NMP) is estimated as the spectral similarity measure in tandem mass spectral library searches of small molecules. In the high resolution mode, NMP provides the same reliable identification as in the case of a common dot-product function. Corresponding true positive rates are ($94{\pm}3$) % and ($96{\pm}3$) %, respectively.
The coastal urchin barren phenomenon in our country began to spread and expand from the 1980s, centering on the southern coast and Jeju Island, and by the 1990s, it appeared along the east coast and nationwide. The urchin barren phenomenon is mainly conducted through field surveys by diving, but recently, various surveying techniques have been applied. In this study, a spectral library for terrestrial and marine areas was established for the identification of urchin barrens using airborne hyperspectral imagery, and the distribution area was analyzed through the SAM (spectral angle mapper) algorithm. An analysis of the urchin barren phenomenon in the five islands of the West Sea revealed that it occurrs in most areas, with the combined severity of the urchin barren phenomenon in Sapsido and Oeyeondo being approximately 19.9%. Hyperspectral imagery is expected to be highly useful not only for detecting the urchin barren phenomenon but also for managing and monitoring marine fishery resources through the classification of seaweeds.
Park, Sunkyung;Lee, Jeong-Eun;Kang, Wonseok;Lee, Sang-Gak;Chun, Moo-Young;Kim, Kang-Min;Yuk, In-Soo;Jeong, Ueejeong;Jaffe, Daniel T.
천문학회보
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제40권2호
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pp.58.2-58.2
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2015
We present a library of high spectral resolution (R ~ 40,000) and high signal-to-noise ratio (S/N ~ 200) near-infrared spectra of ~50 late-type stars. The spectra of late-type stars were obtained with Immersion GRating INfrared Spectrograph (IGRINS) covering the full H and K band. The stars are mainly from MK standard stars which have well-defined spectral types and luminosity classes and cover wide ranges of effective temperatures and surface gravities. The spectra are corrected for telluric absorption lines and absolutely flux calibrated using the Two Micron All Sky Survey (2MASS) photometry. In this work, we present the preliminary results of spectroscopic diagnostics for stellar physical parameters. Our ultimate goal is to provide a library of near-infrared spectra of standard stars, which covers all spectral types and luminosity classes, with a high spectral resolution and high signal-to-noise ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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