분광혼합분석 (spectral unmixing)
한 줄 정의: 원격탐사 화소 하나에 섞인 여러 지표물질의 비율을 순수 물질 스펙트럼(엔드멤버)의 조합으로 분해해 추정하는 기법입니다.
쉽게 풀면
위성 영상의 한 화소는 수십 m 크기라서 풀, 흙, 콘크리트가 섞여 있는 경우가 많습니다. 분광혼합분석은 각 순수 물질의 대표 스펙트럼을 알고 있을 때, 화소 스펙트럼이 그것들을 몇 %씩 섞은 것인지 계산합니다. 결과로 물질별 비율 지도를 얻습니다.
왜 중요한가
화소보다 작은 규모의 피복 정보를 얻을 수 있어 도시 불투수면, 식생 피복률, 광물 탐사 연구에 널리 쓰입니다. 특히 초분광 영상 분석의 핵심 기법입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"선형 분광혼합분석으로 추정한 불투수면 분율은 고해상도 참조자료와 높은 상관을 보였다."
결과물인 분율 지도를 검증하는 전형적 문장입니다.
조금 더 깊게 보면
가장 흔한 선형 모형은 화소 반사율을 엔드멤버 반사율의 가중합으로 보고, 비율은 0 이상이며 합이 1이라는 제약을 둡니다. 성패는 적절한 엔드멤버를 고르는 데 달려 있어 영상에서 순수 화소를 찾는 여러 추출 알고리즘이 개발되었습니다. 빛이 여러 물질 사이에서 여러 번 반사되는 경우에는 비선형 모형이 필요합니다. 같은 물질도 스펙트럼 변이가 있어 다중 엔드멤버 방법이 쓰이기도 합니다.
주의할 점
linear-unmixing 항목은 형광현미경에서 여러 형광 신호를 분리하는 생명과학 기법입니다. 수학적 뼈대는 비슷하지만 대상과 맥락이 전혀 다르니 혼동하지 마세요.