해상 객체 탐지를 위한 머신러닝 기반의 초분광 영상 분석 기술

서지정보

· 발행기관 : 해양환경안전학회
· 수록지 정보 : 해양환경안전학회지 / 28권 / 7호
· 저자명 : 오상우, 서동민

목차

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 재료 및 방법
2.1 초분광 영상 수집
2.2 군집화 기반의 분석 알고리즘
2.3 DBSCAN 알고리즘
2.4 DBSCAN 기반의 해수 식별 모델
2.5 밀도 기반의 육지 제거 모델
3. 결 과
3.1 해수 식별 및 육지 제거 결과
3.2 해상 객체 탐지 소요 시간
3.3 해상 객체 탐지 정확도
4. 결 론
사 사
References

초록

해양사고 발생시 실종자는 해양에 노출된 시간이 길어질수록 생존확률이 빠르게 감소하기 때문에 인명구조를 위해서는 신 속한 수색이 필요하다. 또한 해양의 수색영역은 육상에 비해서 매우 넓기 때문에 효율적인 수색을 위해서는 선박을 이용한 육안수색보 다는 인공위성이나 항공기에 탑재된 센서를 이용한 해상 객체 탐지 기술의 적용이 필요하다. 본 연구는 항공기에 탑재된 초분광 영상 센서를 이용하여 해양에서 객체를 신속하게 탐지하기 위한 목적으로 진행되었다. 초분광 영상 센서로 촬영된 영상은 8,241 × 1,024의 공간 해상도를 가지며, 한 화소당 0.7 m의 분해능과 127개의 스펙트럼으로 구성된 대용량의 데이터이다. 본 연구에서는 이러한 데이터 를 신속하게 분석하기 위한 목적으로 DBSCAN을 사용한 해수 식별 알고리즘과 밀도 기반의 육지 제거 알고리즘을 결합한 해상 객체 탐지 모델을 개발하였다. 개발한 모델은 초분광 영상에 적용하였을 때 약 5 km2의 해상 영역을 100초 내로 분석할 수 있는 성능을 보 였다. 또한 개발한 모델의 탐지 정확도를 평가하기 위해서 항공기를 이용하여 목포, 군산, 여수 지역의 초분광 영상을 촬영하였으며, 본 연구에서 개발한 탐지 모델에 적용한 결과, 실험 영상 내의 선박들을 90 %의 정확도로 탐지할 수 있는 결과를 얻었다. 본 연구에서 개발된 기술은 소형 선박의 수색·구조 활동을 지원하는 중요한 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

영어초록

In the event of a marine accident, the longer the exposure time to the sea increases, the faster the chance of survival decreases. However, because the search area of the sea is extremely wide compared to that of land, marine object detection technology based on the sensor mounted on a satellite or an aircraft must be applied rather than ship for an efficient search. The purpose of this study was to rapidly detect an object in the ocean using a hyperspectral image sensor mounted on an aircraft. The image captured by this sensor has a spatial resolution of 8,241 × 1,024, and is a large-capacity data comprising 127 spectra and a resolution of 0.7 m per pixel. In this study, a marine object detection model was developed that combines a seawater identification algorithm using DBSCAN and a density-based land removal algorithm to rapidly analyze large data. When the developed detection model was applied to the hyperspectral image, the performance of analyzing a sea area of about 5 km2 within 100 s was confirmed. In addition, to evaluate the detection accuracy of the developed model, hyperspectral images of the Mokpo, Gunsan, and Yeosu regions were taken using an aircraft. As a result, ships in the experimental image could be detected with an accuracy of 90 %. The technology developed in this study is expected to be utilized as important information to support the search and rescue activities of small ships and human life.

참고자료

· 없음