원격탐사 영상처리

원격탐사는 영상자료를 획득하는 과정과 영상자료를 처리 분석하여 정보를 추출하는 단계로 나눌 수 있다. 원격탐사가 등장하기 전에는, 육안에 의한 시각적 사진 해석과 판독이 주된 방법이었다. 항공사진에서 특정 목표물을 탐지하거나 토지피복을 분류하기 위해서는 맨눈으로 직접 사진을 판독해야 했다. 심지어 초기 위성영상은 비록 디지털자료였지만, 당시 대용량 영상자료를 처리하고 분석할 수 있는 컴퓨터 성능이 충분하지 않았기 때문에 디지털 영상을 사진의 형태로 출력하여 육안으로 판독하는 경우도 있었다.

현재 위성영상을 포함한 대부분의 원격탐사자료는 디지털 형태로 얻어지며, 영상자료의 처리와 분석은 컴퓨터에서 시작한다. 심지어 간단한 영상판독으로 필요한 정보를 추출하는 초보적인 분석일지라도 영상자료를 컴퓨터 모니터에 출력하고 원하는 정보를 효과적으로 판독할 수 있도록 컬러 영상으로 합성하거나 영상의 밝기와 대비를 조정하는 기초적인 영상처리 기법이 필요하다. 영상처리 기술은 공장자동화, 의료, 교통, 보안, 게임, 방송 등 우리 생활과 밀접하게 관련된 여러 분야에서 활용하고 있으며, 오래전부터 사진, 비디오, 그림 등을 처리하는 처리기법이 개발되었다. 원격탐사 분야의 영상처리 기법은 일반적인 영상처리 기법을 바탕으로 원격탐사 영상이 가진 특성에 맞도록 개발된 처리 기법을 포함한다. 초분광영상 및 초고해상도 무인기 영상 등 새로운 원격탐사자료가 등장하면서 각 영상의 특성에 맞는 새로운 처리 기법 또한 꾸준히 개발되고 있다. 본 장에서는 원격탐사 영상에서 정보를 추출하기 위한 기본적인 영상처리 기법을 소개하고자 한다.

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영상의 종류와 저장방식

영상처리 대상인 원격탐사자료는 컴퓨터에서 처리할 수 있는 디지털영상이어야 한다. 무인기 영상부터 인공위성에서 촬영한 대부분의 원격탐사자료는 디지털 형태이므로 컴퓨터에서 직접 처리가 가능하다. 디지털 원격탐사 영상의 최소 구성요소는 화소이며, 영상은 화소가 2차원으로 배열된 형태다. 화소는 영상에서 더 이상 분리되지 않는 최소 구성 요소로 각 화소 마다 하나의 값을 갖는다. 디지털 영상에서 모든 화소는 숫자 또는 밝기 값으로 표시되며, 이는 화소에 해당 지점에서 반사 또는 방출된 전자기에너지를 반영한다. 원격탐사 영사의 수치는 센서에서 감지한 신호의 풀질에 따라 6비트, 8비트, 16비트 등의 정수로 기록하였다. 디지털영상은 결국 영상의 화소 수에 비례하는 숫자를 기록한 자료에 불과하다. 각 숫자는 0부터 255 사이의 정수로 기록되어 있다. 물론 100개 숫자로 기록된 자료는 영상의 크기가 1열 100행, 2열 50행, 4행 25행, 5열 20행 등 여러 형태로 될 수 있지만, 영상 크기를 비롯하여 영상에 관한 자료는 별도의 파일로 첨부하거나 동일 파일에 추가하여 기록한다. 디지털 원격탐사 영상자료에서 각 화소에 해당하는 면적은 종종 그 영상의 공간해상도와 같은 의미를 가진다. 예를 들어 랜드샛 8 OLI 영상의 공간해상도는 30m이며, 이는 곧 영상의 각 화소는 30x30m2에 해당하는 면적을 나타낸다. 그러나 화소의 크기는 영상처리 과정에서 쉽게 변할 될 수 있지만 영상의 공간해상도는 센서의 사양 또는 촬영 조건에 따라 결정된 고유의 값이다. 따라서 엄밀한 의미에서 원격탐사 영상의 화소 크기와 공간해상도는 반드시 일치하지 않는다.