비지도 외부-내부 심층 학습을 사용한 해수면 온도 위성 영상 복원 (Restoration of Satellite Sea Surface Temperature Imagery Using Unsupervised External-Internal Deep Learning)

서지정보

· 발행기관 : 한국차세대컴퓨팅학회
· 수록지 정보 : 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 / 18권 / 5호 / 58 ~ 71페이지
· 저자명 : 김문업, 김성주, 최재영

초록

인공 위성을 통해 촬영된 해수면 위성 영상 정보를 실제 응용 분야에 활용하기 위해서는 손실된 온도 정보를 인위적으로 복원하는 기술이 필수적이다. 본 논문에서는 해수면 온도 위성영상 복원을 위해 정답 영상이 필요 없는 비지도(Unsupervised) 기반 외부-내부 학습으로 구성된 딥 러닝 모델을 제안한다. 제안 방법에서는 손실된 해수면 온도영상의 정답 영상이 부재해도 손실된 해수면 온도 정보를 신뢰성 있게 복원할 수 있게 한다. 제안 복원 방법은 외부- 내부 학습 2단계의 과정으로 구성되어 있으며 1단계 외부 학습 과정에서는 비지도 학습을 기반으로 손실된 영역의구조적 복원을 진행한다. 2단계 내부 학습 과정에서는 구조적 복원 결과와 손실 영상을 기반으로 색상 복원을 진행한다. 제안 비지도 학습 기반 복원 딥 러닝 모델은 최신 다른 비지도 학습 모델들과 비교할 때 우수한 복원 성능을달성했으며 정답 영상을 필연적으로 활용하는 지도 학습 기반 복원 모델들과 비교해도 유사한 복원 정확도를 보였다. 또한 실제 측정한 해수면 온도 값과 비교하여 평균적으로 섭씨 1.8도 오차내에 복원 정확도를 달성하였다.

영어초록

In order to utilize Sea Surface Temperature (SST) satellite image in practical applications, the techniques for restoring the lost temperature information is essential. We proposed a so-called unsupervised external-internal learning (UNEIL) model that does not require ground-truth images during the restoration of SST satellite images. Using the proposed UNEIL, it is possible to restore sea surface temperature information lost due to occluded clouds without using ground-truth images and excellent quality restoration results can be obtained. The proposed UNEIL largely consists of two-step learning steps: external and internal learning. In external learning, structural information of the lost area is restored in an unsupervised learning way. Next, internal learning based color restoration is performed based on structural restoration results. Experimental results showed that our UNEIL outperforms other state-of-the-art unsupervised restoration methods in terms of restoration accuracy and also achieves quite similar restoration accuracy, even compared to supervised restoration models that inevitably utilizes ground-truth images. The restoration accuracy of our UNEIL is achieved within an error of 1.8 degree Celsius on average compared to the actual sea surface temperature value.

참고자료

· 없음