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JKIEES, vol. 30, no. 8, pp.649-658, January, 2019
DOI. http://dx.doi.org/10.5515/KJKIEES.2019.30.8.649

Study on Improved Performance of Polarimetric Calibration Using Particle Swarm Optimization le Swarm Optimization를 이용한 다중편파보정 성능향상 연구

최인오․정성재*․박상홍**․신재민***․양도철****․김경태 In-Oh Choi․Seong-Jae Jung*․Sang-Hong Park**․Jae-Min Shin***․Do-Chul Yang****․Kyung-Tae Kim
포항공과대학교 전자전기공학과 (Department of Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology) *삼성 네트워크사업부 (Department of Network Business, Samsung) **부경대학교 전자공학과(Department of Electronic Engineering, Pukyong National University) ***한국항공우주연구원 위성연구본부(Satellite R&D Head Office, Korea Aerospace Research Institute) ****한국항공우주연구원 위성정보센터(Satellite Operation & Application Center, Korea Aerospace Research Institute)

With the development of state-of-the-art low earth orbit observation satellites, polarimetric synthetic aperture radar(SAR) images have been widely utilized. However, polarimetric signals are inevitably distorted by channel imbalance(CI) and interference between multiple channels, resulting in rapidly degraded quality of polarimetric SAR images. Therefore, several polarimetric calibration methods using a polarimetric active radar calibrator(PARC), which can provide different scattering matrices, have been developed. Nevertheless, errors generated by the performance of imperfect PARCs are inevitable, leading to significant errors of estimated CIs. In this study, we propose a framework for calibrating polarimetric SAR images, which consists of two stages: 1) coarse estimation of distortion parameters through a conventional method using three PARCs, and 2) fine estimation of CIs using particle swarm optimization and a single PARC. In simulations using polarimetric SAR images, we observed that our proposed method can more accurately calibrate polarimetric SAR images as compared to conventional methods.

근 저궤도관측위성의 개발에 의하여 다중편파 SAR(synthetic aperture radar) 영상의 활용성이 매우 증대되고 있다. 하지만, 다중편파 신호들이 송, 수신되는 과정에서 다중편파 채널간의 불균일성 및 이 신호들 간의 간섭으로 인해 다중편파 신호 내에 왜곡이 불가피하게 발생하며, 이는 다중편파 SAR 영상의 품질을 급격히 저하시킨다. 이를 해결하기 위해다양한 다중편파 산란행렬을 제공할 수 있는 PARC(polarimetric active radar calibrator) 기반의 다중편파 왜곡변수 추정기법들이 개발되어 왔다. 하지만, 실제 환경에서는 PARC의 성능 오차가 항상 존재하기 때문에 이에 따른 채널 불균형(channel imbalance: CI) 왜곡변수 추정 오차 또한 함께 존재한다. 따라서 본 논문에서는 PARC의 성능 오차로 발생하는부정확한 CI 왜곡변수 추정을 보상하기 위하여, 먼저 3대의 PARC들을 기반한 기존 다중편파 보정기법을 활용하여 다중편파 왜곡변수들을 1차적으로 추정한 후, CI 왜곡변수들에 대한 particle swarm optimization 기반의 2차 정밀 추정을 수행하는 새로운 다중편차 보정 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘 및 다중편파 SAR 영상들을 활용한 시뮬레이션 결과, 기존 보정 기법들과 비교하여 보다 향상된 정확도로 다중편파 SAR 영상의 보정을 성공적으로 수행할 수 있었다.

Keyword : Polarimetric Calibration, Polarimetric Active Radar Calibrator, Synthetic Aperture Radar, Coner Reflector, Power Ratio

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