광학 흐름(Optical-flow)기법을 활용한 레이더 영상기반 벡터 산출에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

기상레이더는 전자기파를 대기 중에 방사하여 강수입자에 반사되어 되돌아오는 전자기파 신호의 강도와 수신 시간을 통해 강수의 위치와 강도를 관측하는 장비로 세밀한 시·공간 해상도를 가지고 있어 위험기상 감시에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 더욱이 기상레이더 영상은 시각적인 측면에서 가시성이 높아 다양한 활용이 가능하다. 즉 기상레이더 원시자료뿐 아니라 영상의 변화 특성만으로도 기상현상의 흐름을 파악할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히 영상처리기법이 기상연구 분야에서도 점차 확대되고 있고 기상레이더 영상과 같이 높은 해상도를 가지는 영상자료의 경우 영상처리기법이라는 새로운 접근을 통해 유용한 정보 생산을 기대할 수 있다.
본 연구에서는 일정 시간 간격으로 산출되는 기상레이더 영상자료를 기반으로 하여 시간차에 의한 기상레이더 영상의 변화추이를 영상처리기법중 하나인 광학흐름(Optical Flow) 방법을 통해 기상현상 흐름을 벡터로 산출하였다. 광학흐름기법을 기상학적 측면에서 좀 더 유용하게 적용하기 위하여 기상현상 규모에 적합한 벡터분석 해상도, 기상레이더 영상이 존재하지 않는 영역에서의 벡터보간, 특정 기상현상의 흐름과 대기 전체 흐름 구분을 위한 평균흐름 벡터 제거 등을 통해 태풍과 같은 관심 기상현상의 특성을 도출하였다. 또한, 지형적 특성으로 발생하는 국지 흐름을 고려하기 위하여 평균흐름 벡터 제거 과정에서 국소면적 이동평균 흐름 산출 기법을 적용하여 정확도 향상을 도모하였다. 본 연구를 통해 기상레이더의 원시자료 활용뿐 아니라 영상자료 고유의 특성 활용이라는 기상레이더 활용 영역 확대와 영상처리기법의 향후 기상학분야에서의 활발한 활용을 기대해 본다.