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유해화학물질 시료를 촬영하여 초분광 영상을 획득하는 초분광 영상 획득 수단;초분광 영상 획득 수단에서 촬영된 초분광 영상을 방사보정을 수행한 후 분광 스펙트럼을 취득하는 분광 스펙트럼 취득 수단;분광 스펙트럼 취득 수단에서 취득된 하천수와 유해화학물질 혼합물의 분광 스펙트럼에서 유해화학물질만의 특성을 추출하여 새로운 분광 스펙트럼을 만들고, 추출된 스펙트럼들 중에서 아웃라이어를 제거하고, 하나의 스펙트럼으로 만드는 분광 스펙트럼 확정 수단;각각 유해화학물질의 분광 스펙트럼을 벡터 정규화(Vector Normalization) 과정을 통해 분광 라이브러리로 구축하는 분광 라이브러리 구축 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 분광 스펙트럼 취득 수단은,상기 초분광 영상 획득 수단에서 촬영된 초분광 영상을 방사보정을 수행한 후 하천수와 각각의 유해화학물질의 혼합물, 하천수, 반사판을 대표할 수 있는 분광 스펙트럼을 취득하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 장치
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분광 스펙트럼 취득 수단은,이미지 저장단계에서 빛의 세기를 상대적인 크기를 정규화한 숫자 DN(Digital Number)으로 변환하여 저장된 초분광 영상을 방사보정(Radiometric Calibration)을 통하여 반사도(Reflectance)값으로 변환하는 초분광 영상 방사보정부와, 초분광 영상에서 촬영된 하천수 혼합 유해화학물질 시료에서 빛의 산란 영향을 최대한 받지 않는 영역의 분광 스펙트럼을 추출하는 분광 스펙트럼 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 분광 스펙트럼 확정 수단은,하천수와 유해화학물질이 혼합된 시료에서 해당 유해화학물질만의 특성을 추출하기 위하여 하천수의 분광정보를 제거하는 유해화학물질 특성 추출부와,획득된 분광 스펙트럼의 유효성을 검토하여 아웃라이어 제거하는 이상치 제거부와,이상치 제거부에서 이상치 제거 후 남은 분광 스펙트럼들을 Super Smoother 처리하여 하나의 분광 스펙트럼으로 확정하는 분광 스펙트럼 확정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 분광 라이브러리 구축 수단은,상기 분광 스펙트럼 확정 수단에 의해 확정된 분광 스펙트럼들을 최종 라이브러리로 구축하여 각각의 유해화학물질들을 상호 비교하기 위하여 벡터 정규화(Vector Normalization)를 수행하는 벡터 정규화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 장치
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유해화학물질 시료를 제조하여 초분광 영상 촬영부에서 초분광 영상을 촬영하는 단계;초분광 영상 방사보정부에서 빛의 세기를 DN(Digital Number)값으로 저장된 분광정보를 방사보정(Radiometric Calibration)을 통하여 반사도(Reflectance)값으로 변환하는 단계;분광 스펙트럼 추출부에서 초분광 영상에서 촬영된 하천수 혼합 유해화학물질 시료에서 빛의 산란 영향을 받지 않는 영역의 분광 스펙트럼을 추출하는 단계;유해화학물질 특성 추출부에서 하천수와 유해화학물질이 혼합된 시료에서 해당 유해화학물질만의 특성을 추출하기 위하여 하천수의 분광정보를 제거하는 단계;이상치 제거부에서 획득된 분광 스펙트럼의 유효성을 판단하여 아웃라이어 제거를 하는 단계;분광 스펙트럼 확정부에서 이상치 제거 후 남은 분광 스펙트럼들을 Super Smoother 처리하여 하나의 분광 스펙트럼으로 확정하고, 벡터 정규화부에서 확정된 분광 스펙트럼들을 벡터 정규화(Vector Normalization)를 하여 분광 라이브러리를 구축하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 6 항에 있어서, 반사도(Reflectance)값으로 변환하는 단계에서,DN값으로 저장된 분광정보를 반사도(Reflectance) 값으로 변환하기 위하여 일정한 반사도를 나타내는 반사천을 이용하여 선형 회귀식을 적용하여 보정하고,여기서, : 파장, : 파장 에 대한 반사율(%), : 초분광 영상을 반사율로 보정하기 위한 기울기, : 저장된 이미지 값(Digital Number), : 절편값인 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 6 항에 있어서, 유해화학물질의 초분광영상 촬영 시 표준 반사도를 반사천을 함께 촬영하여 초분광센서로 기록된 휘도(Radiance)를 반사도(Reflectance)로 전환하는 방사보정을 수행하고,400∼420nm의 파장대에서 분광복사계 측정값을 따라 상승하도록 정규분포를 따라 모델링을 적용한 관계식은,이고,여기서, 는 평균, 는 분산이고, 단, 에서 값을 가져야 하므로 을 만족하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 8 항에 있어서, 실제 분광기의 분광정보를 활용하여 를 산정하여 방사보정에 적용하여,으로 정의하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 6 항에 있어서, 해당 유해화학물질만의 특성을 추출하기 위하여 하천수의 분광정보를 제거하는 단계에서,전체 휘도를 으로 정의하고,여기서, 는 파장, 는 총 휘도, 는 바닥반사, 는 물기둥에 의한 흡수, 는 수표면 반사, 는 대기에 의한 흡수이고,으로 유해화학물질만의 특성을 추출하고,여기서, 는 하천수와 유해화학물질 혼합물의 반사도,는 하천수의 반사도인 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 6 항에 있어서, 분광 스펙트럼의 유효성을 판단하여 아웃라이어 제거를 하는 단계에서,n개의 파장에서 각각의 반사도 값을 갖는 초분광 자료를 각 파장에서 표준편차를 이용하여 신뢰도 구간 99
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제 11 항에 있어서, 유효 반사도 범위는,으로 정의되고,여기서, 는 파장, 는 Super Smoother 처리된 화학물질의 반사도인 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 6 항에 있어서, 이상치 제거 후 남은 분광 스펙트럼들을 Super Smoother 처리하여 하나의 분광 스펙트럼으로 확정하기 위하여,이변량 자료를 탄력적 대역폭으로 나누어 각각의 구간에서 가중선형회귀(weighted linear regression)를 적용하여 최확값을 산출하고 주어진 간격(span)에서 동일한 작업을 반복하여 최확값들을 추정하고 이들을 연결하여 평활화된 추쇄곡선을 구하는 Super Smoother를 사용하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 13 항에 있어서, 파장별 반사도 값을 최대한 유지하고 무작위 거동에 의한 변동을 제거하고 국지적인 경향을 반영할 수 있도록 대역폭을 설정하고,산점도에서 임의의 위치에서의 평활화된 값 혹은 최확값인 는 최소제곱법을 활용한 국부적인 회귀분석을 통해 추정하고,여기서, 은 주위의 국지적인 대역폭을 의미하고, LOWESS에서는 고정값을 Super Smoother에서는 위치마다 최적화되도록 하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 14 항에 있어서, 특정 대역폭 가 주어지고, 대역폭 내 변수의 개수가 이면 국지적 선형회귀추적자는,이고,여기서, 과 는 에서 존재하는 국지적인 자료의 선형회귀로 구해질 수 있고, 은 위치 에 해당하는 평활화된 최확값이 되는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 15 항에 있어서, 대역폭 가 변동되는 Super Smoother는 국지적으로 적합화된 대역폭(locally adaptive bandwidth)과 연동되는 평활화된 최확값을 산출하기 위해 Friedman’s Super Smoother는 위치에서 관측값 와 대역폭을 라 할 때, 으로 추정 오차의 제곱이 최소가 되도록 하는 와 를 산출하는 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 16 항에 있어서, 추정 오차의 제곱이 최소가 되도록 하기 위하여,Super Smoother는 전체 자료수가 인 경우, 사이 크기의 초기 고정 대역폭()에 대해 복수의 평활화된 최확값 를 계산하고, 각각의 대역폭 에 대해 형태의 잔차(cross-validated residual)를 산정하고,이때, , 인 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 6 항에 있어서, 분광 라이브러리를 구축하는 단계에서,Super Smoother를 통해 도출된 하나의 분광 스펙트럼의 파장별 반사도 값을,를 통하여 벡터화된 반사도의 크기를 산정하고,여기서, I는 벡터화된 반사도의 크기, 는 최대파장, 는 최소파장, 는 반사도인 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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제 18 항에 있어서, 구해진 벡터화된 반사도의 크기를 이용하여,으로 최종적으로 Vector Normalize된 반사도를 산정하고,여기서, 은 Vector Normalize된 반사도인 것을 특징으로 하는 초분광 영상을 활용한 하천수 혼합 유해화학물질 표준 분광라이브러리 구축을 위한 방법
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