Earticle

일영은 건축환경 분야에서 매우 중요한 인자이므로 항상 관심의 대상이다. 본 연구는 태양의 위치를 태양 방위각과 태양 고도로 표현된 지평좌표계를 대신하여 직교좌표계 상의 단위 벡터로 표현하는 것과 Blinn이 제시한 projection shadows 알고리즘을 고찰한다. 또한 GPC 알고리즘을 사용하여 건물에 의한 일영 다각형에 관련한 연산할 수 있게 한다. 본 연구에서 도입된 일영 알고리즘으로 복잡한 형상을 가진 골조의 온실에 대해서도 일조시간을 분석하였다. 본 논문의 목적은 일영 분석에 수학적 배경을 제공하는 것이다.

Shadow is always being one of the most attractive subjects because of its important role in the field of architectural environment. This paper covers the expression of solar position by means of a unit vector in cartesian coordinate system, instead of horizontal coordinate system with solar azimuth and solar altitude, and shadow rendering algorithm which is presented by Blinn named projection shadows. And GPC(general polygon clipper library) is used for operations on many sets of shadow polygons produced by opaque buildings. The shadow algorithm introduced in this paper is applied to analyze the probable sunlight hours of green house with engineered beams which are complex shaped. The goal of this study is to provide readers with mathematical background and insight on shadows calculation to allow them to choose the algorithm best suited to their needs.

야외에서 진행되는 양궁 경기의 경우 햇빛의 영향으로 화살이 과녁에 꽂히면서 그림자가 생기는데 실 화살과 그림자의 구분이 어려워 즉각적으로 탄착점의 위치를 파악하는 것이 쉽지 않다. 이는 TV 시청자들에게 실시간적인 승부 파악을 어렵게 만들어 경기에 대한 몰입도를 떨어뜨리고 재미를 반감시킨다. 본 논문에서는 과녁이 고정되어 있고 화살 탄착 전후에 정지된 상태의 프레임들이 존재하는 양궁 경기의 특성을 활용하여 고속의 화살 그림자 제거 알고리즘을 제안한다. 먼저, 스트리밍 경기 영상으로부터 관중, 선수의 과녁 조준 동작 등과 구분하여 화살이 꽂히기 전/후의 과녁 프레임을 추출한다. 이를 위해 각 이미지 프레임의 중심점을 기준으로 상하좌우 방향으로 프로젝션을 수행하여 밝기 변화 패턴을 조사하고 그 결과가 과녁에 그려져 있는 점수대별 써클의 밝기 변화 규칙성을 만족하는지 조사한다. 추출된 탄착 전/후의 두 프레임으로부터 차 영상을 구하고 Canny 에지 검출, 허프 직선 검출, 팽창 연산 등을 수행하여 화살이 꽂힌 탄착점의 위치를 찾는다. 탄착점의 경우 허프 직선 선분의 끝점 근방에 위치하면서 화살촉에 의해 생긴 홀에 의해 탄착점을 중심으로 하는 블록이 주변 블록에 비해 매우 어둡다는 특성을 이용한다. 탄착점이 검출되면 그 점을 기준으로 프레임 상단 영역에 있는 허프 직선들을 이용하여 화살 영역을 추출한다. 추출된 화살 영역을 탄착 전 프레임에 덮어씌움으로써 그림자 제거 효과의 결과 영상을 만든다. 실험에서는 총 10세트 30발로 구성된 경기 영상을 대상으로 실험하여 29발에 대하여 탄착점 검출 및 그림자 제거에 성공(96.7%)하였으며 개별 화살에 대한 평균 처리 시간은 0.1277초가 소요되어 실시간 TV 중계시스템에서의 활용 가능성을 보였다.

In outdoor archery competitions, sunlight often casts shadows as arrows strike the target, making it difficult to distinguish between the actual arrow and its shadow. This ambiguity hinders the immediate identification of the point of impact, making it harder for television viewers to assess the result in real time, thereby reducing engagement and enjoyment of the match. This paper proposes a fast arrow shadow removal algorithm tailored to the unique characteristics of archery, where the target remains stationary and static frames are available before and after the arrow impact. First, from streaming match footage, frames immediately before and after the arrow hits the target are extracted, excluding scenes containing spectators or the athlete’s aiming motions. To achieve this, projection analysis is performed in four directions (up, down, left, right) centered on each frame’s midpoint to analyze brightness variation patterns. Frames are selected if the patterns satisfy the known brightness regularity caused by the concentric scoring circles on the target. A difference image is then generated from the pre- and post-impact frames. This is followed by Canny edge detection, Hough line transform, and morphological dilation to detect the arrow’s point of impact. The impact point is determined based on two observations: it is located near the endpoints of Hough line segments and is characterized by a small, significantly darker region caused by the arrowhead piercing the target. Once the impact point is identified, arrow regions are extracted from the upper half of the frame using Hough line segments anchored at the impact point. The extracted arrow region is overlaid onto the pre-impact frame, producing the final output in which the shadow is removed. In the experiment, the proposed method was evaluated using a competition video consisting of 10 sets (30 arrows), successfully detecting the point of impact and removing shadows for 29 arrows (96.7%). The average processing time per arrow was 0.1277 seconds, demonstrating the potential for real-time application in live TV broadcasting systems.

Computational algorithms and their implementations are studied for the treatments of kernel function’s shadow effects, which occurs in the application of the BEM (boundary element method) for radiation heat transfer analysis. In this problem, surfaces are assumed to be diffuse and gray placed in two-dimensional enclosures with transparent medium. Self-blocking or third party blocking is possible when the radiosity from the BEM nodes cannot reach the destination points. Also the third party blocking can be the partial or total blocking case. Algorithms, which can accurately recognize the each blocking cases and reflect the shadow effects to the BEM kernel function, are studied in this paper. Effective implementation methods are presented, and their results are verified by the test problem.

Removal of shadow from Video Object Planes (VOPs) will assist in surveillance applications for comprehensive detection of activities. We have proposed a method for removal of shadows from the VOP. Also noise removal is done using existing methods from the VOP. To authenticate the surveillance VOP, digital watermarking is used. We have proposed digital watermarking using localized Biorthogonal wavelets for VOP. Super-resolved VOP is generated using multi-frame method. Edge model based super resolution method is used to get the better results. Also the effect of digital watermarking is studied for the super-resolved VOP. A number of test cases have been proposed and found out a best method for video surveillance application. Our proposed super resolution (SR) method gives better results than bilinear and bi-cubic methods.

In order to simulate OLED evaporation process, modeling of directional distribution of the vaporized organic materials, film thickness distribution profile and pattern-mask shadow effect are required In accordance with many literatures; all of them except shadow effect modeling are studied and developed. In this paper, modeling algorithm of evaporation shadow is presented for process simulation of full-color OLED evaporating system. In OLED evaporating process the offset position of the point cell-source against the substrate rotation axis and the usage of the patterned mask are the principal causes for evaporation shadow. For geometric simulation of shadow using z-map, the film thickness profile, which is condensed on a glass substrate, is converted to the z-map data. In practical evaporation process, the glass substrate is rotated. This physical fact is solved and modeled mathematically for z-map simulation. After simulating the evaporation process, the z-map data can present the shadow-effected film thickness profile. Z-map is an efficient method in that the cross-sectional presentations of the film thickness profile and thickness distribution evaluation are easily and rapidly achieved.

모바일 컴퓨팅 환경에서 이동성은 등록을 통해 이루어지고 있으며, 이음새 없는(seamless) 이동성을 제공하고자 많은 연구들이 진행되어 있으며, 그 중 방문하고자 하는 네트워크(Foreign Network)에 등록하는 시점을 언제로 하느냐에 따라 크게 다음의 2 가지 방법으로 대별된다. SIP-Registration은 핸드오프가 발생한 이후 등록(AAAF)을 함으로써 통화하는 중에 끊김(disruption)이나 지연(delay)이 발생한다. 이를 개선한 SIP-Shadow-Registration 방법은 핸드오프가 발생하기 이전에 이웃한 모든 노드들$(AAAF_n)$에게 모바일 노드(MN)의 관련 정보를 사전등록(Shadow Registration)하여 핸드오프 이후에 발생하는 끊김이나 지연을 방지하였다. 그러나 SIP-Shadow-Registration은 실제 사용하지 않는 n-2 개의 MN와 관련된 백본 네트워크에 불필요한 데이터 전달 및 관리라는 문제를 야기시킨다. 본 논문은 이러한 문제점들을 개선하고자 사전등록영역(SRR: Shadow Registration Region)을 구성하고 이의 알고리즘을 제안한다. 결과적으로 SIP 기반의 이동성이 필요할 때, 최소한의 사전등록영역을 통해 끊김이나 지연도 방지하고 추가적인 데이터 관리 문제도 해결할 수 있는 효과적인 방법이다.

본 논문에서는 플라즈마 건식 식각 공정을 모의 실험하기 위하여 셀 제거 방법을 적용하여 개발한 시뮬레이터의 성능을 보고한다. 마스크의 기하학적 형상에 의한 그림자 효과(shadow effect)를 고려하기 위한 알고리즘과, 오차의 누적을 막기 위한 알고리즘을 새로이 적용하였다. 입사하는 이온의 분포를 계산하기 위해서 해석적 모델과 몬테 카를로 방법을 모두 적용하였다. 또한 사용자가 유닉스(UNIX) 환경에서 공정 조건을 편리하게 입력할 수 있도록 그래픽 사용자 환경(graphic user interface, GUI)을 개발하였다. 개발된 3D-SURFILER(SURface proFILER)의 성능을 검증하기 위한 콘택 홀(contact hol) 구조의 시뮬레이션에서 셀의 수를 36,000($30{\times}40{\times}30$)으로 설정하여 시뮬레이션하였을 때 SUN ULTRA 1 시스템에서 약 10Mbyte의 메모리가 사용되었으며, 시뮬레이션 시간을 20분이었다. 종횡비(aspect ratio)가 1.57인 콘택 홀 구조에서 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE)을 시뮬레이션하였으며, 이온의 증속 식각의 정도를 나타내는 손상 계수의 변화와 압력이 600mTorr일 때의 이온의 입사 분포에 의한 토포그래픽(topography) 진화를 시뮬레이션하였다.

In this paper, we report 3D-simulations of a plasma etching process by employing cell-removal algorithm takes into account the mask shadow effect os well as spillover errors. The developed simulator haas an input interface to take not only an analytic form but a Monte Carlo distribution of the ions. The graphic user interface(GUI) was also built into the simulator for UNIX environment. To demonstrate the capability of 3D-SURFILER(SURface proFILER), we have simulated for a typical contact hole structure with 36,000($30{\times}40{\times}30$) cells, which takes about 20 minutes with 10 Mbytes memory on sun ultra sparc 1. as an exemplary case, we calculated the etch profile during the reactive ion etching(RIE) of a contact hole wherein the aspect ratio is 1.57. Furthermore, we also simulated the dependence of a damage parameter and the evolution of topography as a function of the chamber pressure and the incident ion flux.

In this paper a novel tracking system is described, regarding the influence of shadow between array, aimed at improving the efficiency of PV tracking system. The loss by influence of those shadow can be compensated for by means of control algorithm of the tracking device. The paper suggests a method controlling an altitude for length which is received the shadow influence of PV array. By using an azimuth of current solar position and the length between arrays, the controller of tracking device is able to calculate the length between actual arrays and make a comparison of the shadow length at a specific time with the length between arrays. In the paper, we develop the control algorithm able to minimize the loss caused by the influence of shadow on the PV tracking system, and compared this with conventional output system. The controller has been tested in the laboratory with proposed algorithm and shows excellent performance

위성사진에서 그림자 영역을 추출하고 그 화질을 개선하는 것은 이 분야에서 생길 수 있는 다양한 응용 때문에 관심있는 연구분야로 떠오르고 있다. 이 논문은 한국의 위성사진에서 흔히 볼 수 있는 아파트와 같은 건물이 있는 도시의 화상에서 그림자 영역을 자동 추출하는 방법을 제안하고 있다. 제안된 알고리듬은 공간영역에서 히스토그램의 특성을 이용하고 주파수영역에서 고속푸리에변환과 코릴레이션을 이용한다. 실험결과는 이 방법이 효과적임을 보여준다.

In urban areas, signals can be blocked and reflected by buildings, reducing the reliability of global navigation satellite systems (GNSS). To address this, the zonotope shadow matching (ZSM) algorithm has been proposed to estimate the set-valued receiver position by calculating the GNSS shadow based on the zonotope. However, the existing study only analyzed the performance of ZSM in dense urban areas where GNSS shadows occur frequently, and the performance analysis in various urban environments was insufficient. Therefore, in this paper, we analyzed the performance of the ZSM algorithm in four urban environments with different characteristics. The results showed that the receiver position estimation performance of ZSM was relatively poor in environments where buildings were not densely populated, and the performance of ZSM was shown to be effective in urban environments with narrow roads and tall buildings.

구름의 영향을 크게 받는 광학위성영상의 활용에 있어 일정 주기 합성은 구름의 영향을 최소화할 수 있는 유용한 방법이다. 최근 주기 합성 시 구름과 구름 그림자 정보가 직접 입력되어 일정 주기 시 두 인자의 영향을 가장 덜 받는 최적의 화소를 선택하는 기법이 제시되었다. 최적의 합성 결과를 도출하기 위해서는 구름과 구름 그림자의 정확한 추출이 필수적이다. 또한 농작물과 같이 분광정보가 중요한 대상의 경우 주기 합성 시 분광정보의 손실이 최소화되어야 한다. 본 연구에서는 구름과 구름 그림자의 높은 탐지정확도를 유지하면서 분광정보의 손실이 적은 탐지 기법을 도출하기 위해, 강원도 고랭지 배추밭을 대상으로 두 분광척도(Haze Optimized Tranformation; HOT, MeanVis)를 이용한 방법과 Sentinel-2A/B에서 제공되는 구름 정보를 비교 분석하였다. 2019년~2021년까지 자료를 분석한 결과 Sentinel-2A/B위성의 구름 정보는 F1값이 0.91인 탐지 정확도를 보이나, 밝은 인공물이 구름으로 오탐지되었다. 이에 비해 HOT에 임계치(=0.05)를 적용해 획득한 구름 탐지 결과는 상대적으로 낮은 탐지 정확도(F1=0.72)를 보였으나, 오탐지가 적어 분광정보의 손실을 최소화하였다. 구름 그림자의 경우, Sentinel-2A/B 부가 레이어에서는 최소한의 그림자만이 탐지된 결과를 볼 수 있었으나, MeanVis에 임계치(= 0.015)를 적용했을 시 지형적으로 발생한 그림자와 구별 가능한 구름 그림자만을 탐지할 수 있었다. 분광척도 기반 구름 및 그림자 정보를 입력해 안정된 월별 합성된 식생지수결과를 획득하였으며, 향후 Sentinel-2A/B의 높은 정확도의 구름 정보를 주기 합성에 입력해 비교할 예정이다.

In the utilization of optical satellite imagery, which is greatly affected by clouds, periodic composite technique is a useful method to minimize the influence of clouds. Recently, a technique for selecting the optimal pixel that is least affected by the cloud and shadow during a certain period by directly inputting cloud and cloud shadow information during period compositing has been proposed. Accurate extraction of clouds and cloud shadowsis essential in order to derive optimal composite results. Also, in the case of an surface targets where spectral information is important, such as crops, the loss of spectral information should be minimized during cloud-free compositing. In thisstudy, clouds using two spectral indicators (Haze Optimized Tranformation and MeanVis) were used to derive a detection technique with low loss ofspectral information while maintaining high detection accuracy of clouds and cloud shadowsfor cabbage fieldsin the highlands of Gangwon-do. These detection results were compared and analyzed with cloud and cloud shadow information provided by Sentinel-2A/B. As a result of analyzing data from 2019 to 2021, cloud information from Sentinel-2A/B satellites showed detection accuracy with an F1 value of 0.91, but bright artifacts were falsely detected as clouds. On the other hand, the cloud detection result obtained by applying the threshold (=0.05) to the HOT showed relatively low detection accuracy (F1=0.72), but the loss ofspectral information was minimized due to the small number of false positives. In the case of cloud shadows, only minimal shadows were detected in the Sentinel-2A/B additional layer, but when a threshold (= 0.015) was applied to MeanVis, cloud shadowsthat could be distinguished from the topographically generated shadows could be detected. By inputting spectral indicators-based cloud and shadow information,stable monthly cloud-free composited vegetation index results were obtained, and in the future, high-accuracy cloud information of Sentinel-2A/B will be input to periodic cloud-free composite for comparison.

최근 지구관측 위성이 급격히 발전함에 따라 사용자의 수가 증가하고 있다. 이에 따라 지구관측위성위원회(Committee on Earth Observation Satellites, CEOS)에서는 분석준비자료(Analysis Ready Data, ARD)라는 개념을 제안하고 분석준비자료의 요구 조건을 CEOS ARD for Land (CARD4L)로 정의하여 사용자 친화적인 위성영상을 제공하기 위해 노력하고 있다. 분석준비자료에는 육상분석에 불필요한 픽셀이 식별된 마스크(Unusable Data Mask, UDM)가 영상과 함께 제공되어야 한다. UDM의 종류는 구름, 구름 그림자, 지형그림자 등이 있다. 지형그림자는 지형기복이 큰 산악지형에서 발생되며 지형그림자가 생긴 지역은 복사조도가 낮기 때문에 분석 결과에 오류를 야기시킨다. 기존 지형그림자 탐지연구는 지형그림자 보정을 위해 지형그림자 픽셀을 탐지하는데 목적을 두었지만, 이것은 지형보정 기법으로 대체 가능하다. 따라서 지형그림자 탐지 목적을 확장할 필요가 있다. 산림과 농업분석을 목적으로 한 차세대중형위성 4호(CAS500-4)의 활용을 위해 본 연구에서는 지형그림자 탐지 범위를 태양의 영향을 적게 받는 지역까지 확장하였다. 본 논문은 남북한을 대상으로 지형그림자 마스크 생성을 위해 지형그림자 탐지 가능성을 분석하는데 목적이 있다. 지형그림자 탐지를 위해서 태양의 위치, 지표면의 경사와 경사방향을 이용한 음영기복 알고리즘을 사용하였다. 한반도를 촬영한 5 m급 공간해상도의 RapidEye 영상과 10 m급 공간해상도의 Sentinel-2 영상들을 대상으로 참값과 비교하며 최적의 음영기복 임계값을 결정하였다. 결정된 임계값을 사용하여 지형 그림자 탐지를 수행하고 결과를 분석하였다. 정성적 결과로는 전체적으로 참값과의 형상이 유사함을 확인하였다. 정량적 실험결과는 F1 score가 대부분 0.8에서 0.94 사이인 것을 확인하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 남북한을 대상으로 자동적인 지형그림자 탐지가 잘 수행됨을 확인하였다.

In recent years, the number of users has been increasing with the rapid development of earth observation satellites. In response, the Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) has been striving to provide user-friendly satellite images by introducing the concept of Analysis Ready Data (ARD) and defining its requirements as CEOS ARD for Land (CARD4L). In ARD, a mask called an Unusable Data Mask (UDM), identifying unnecessary pixels for land analysis, should be provided with a satellite image. UDMs include clouds, cloud shadows, terrain shadows, etc. Terrain shadows are generated in mountainous terrain with large terrain relief, and these areas cause errors in analysis due to their low radiation intensity. previous research on terrain shadow detection focused on detecting terrain shadow pixels to correct terrain shadows. However, this should be replaced by the terrain correction method. Therefore, there is a need to expand the purpose of terrain shadow detection. In this study, to utilize CAS500-4 for forest and agriculture analysis, we extended the scope of the terrain shadow detection to shaded areas. This paper aims to analyze the potential for terrain shadow detection to make a terrain shadow mask for South and North Korea. To detect terrain shadows, we used a Hill-shade algorithm that utilizes the position of the sun and a surface's derivatives, such as slope and aspect. Using RapidEye images with a spatial resolution of 5 meters and Sentinel-2 images with a spatial resolution of 10 meters over the Korean Peninsula, the optimal threshold for shadow determination was confirmed by comparing them with the ground truth. The optimal threshold was used to perform terrain shadow detection, and the results were analyzed. As a qualitative result, it was confirmed that the shape was similar to the ground truth as a whole. In addition, it was confirmed that most of the F1 scores were between 0.8 and 0.94 for all images tested. Based on the results of this study, it was confirmed that automatic terrain shadow detection was well performed throughout the Korean Peninsula.