Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientadores: Neucimar Jeronimo Leite, Luciano Vieira Dutra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:27:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_SueliPissarraCastellari_M.pdf: 7273829 bytes, checksum: 6ec6db9c2cd920cda9d5eb661a60d527 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O objetivo do trabalho reportado nesta dissertação é construir um conjunto de ferramentas para analisar imagens SAR polarimétricas em problemas de discriminação de diferentes classes de uso do solo. Utilizar-se-á a informação de amplitude destas imagens em conjunto com imagens obtidas através de processo de extração de atributos. Para esta análise foi implementado um sistema integrado para extração de atributos que engloba os seguintes procedimentos: diferença de fase, coeficiente de correlação complexa, coeficiente de autocorrelação de atraso k,l, coeficiente de variação e coeficiente de variação de atraso k,l; além de operações de leitura e descompactação dos dados brutos, um método para medir o desempenho da classificação pontual de Máxima Verossimilhança (matriz de classificação) e um método para medir a distância entre distribuições (Distância Jeffreys-Matusita). Para teste foram usadas imagens da região de Bebedouro-PE, referentes a áreas agrícolas, adquiridas pela missão SIR-C/X-SAR, nas bandas L e C, e nas polarizações HH, HV e VV. Os resultados mostraram que a fase e o módulo do coeficiente de correlação complexa em conjunto com a informação de amplitude melhoraram o desempenho da classificação. Outros métodos, no entanto, não demonstraram eficácia neste caso estudado. / Abstract: The purpose of this research is to build a set of tools to analyse polarimetric SAR imagery. An application result in land use discrimination problem is presented where amplitude information is used together with images obtained by a proposed feature extraction process. For this analysis an integrated system for feature extraction was implemented which includes the following procedures: phase difference, complex correlation coeficient, autocorrelation coeficient lag k,l, variation coeficient and variation coeficient lag k,l. Other functions include: operations to read and decompress data, a method to measure the performance of maximum likelyhood per point classification (confusion matrix) and a method to measure distribution distance (Jeffreys-Matusita distance). Tests used polarimetric imagery from Bebedouro-PE, concerning agricultural areas, acquired by SIR-C/X-SAR mission. in L and C-band, and in HH, HV and VV polarizations. Results showed that phase and modulus from complex correlation coeficient together with amplitude information improved the classification performance. Other methods, however, have not showed efficiency in this case. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação

This work presents the theory, methodology and algorithms used for the development and implementation of a SAR (Synthetic Aperture Radar) Geocoding Processor to correct geometric distortions inherent in the SAR image data formation process. The development of the SAR Geocoding Processor was carried out based on the range-Doppler approach of the SAR image formation together with the geodetic and cartographic foundations to describe the terrain model. The developed SAR Geocoding Processor was implemented in software. Different SAR images (from airborne and spaceborne SAR systems) were geocoded to test the effectiveness of the processor in geocoding and evaluate the accuracy of the geocoded SAR images through ground control points. It was also performed a geocoding and classification, to detect natural and man-made features, of an image obtained during the test phase of the SIVAM Synthetic Aperture Radar (SAR). The classification method was developed in this work.

Avalia-se o desempenho do filtro de Textura Weibull proposto por Fernandes [1993a, 1998

RODRIGUES, Francisco Alixandre Ávila. Método de log-cumulantes em processamento de imagens SAR. 2017. 60 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-03-22T12:23:53Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_faarodrigues.pdf: 4971151 bytes, checksum: 545e8bb6dcafe3589223fc96fefb0be8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-02T13:05:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_faarodrigues.pdf: 4971151 bytes, checksum: 545e8bb6dcafe3589223fc96fefb0be8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T13:05:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_faarodrigues.pdf: 4971151 bytes, checksum: 545e8bb6dcafe3589223fc96fefb0be8 (MD5) Previous issue date: 2017-01-19 / Image segmentation can be applied to a broad class of different problems. However, it is not usually a simple task for Synthetic Aperture Radar (SAR) images due to the presence of speckle. Given the importance of SAR images in remote sensing problems, this thesis introduces a general and simple methodology to achieve SAR image segmentation by using the estimated roughness parameters of SAR data modeled by $G_I^0$ and $G_A^0$ distributions, instead of directly processing the speckled images. In this paper, we adopted the log-cumulants method for the roughness parameter estimation. The performance evaluation of the results was attained in terms of the Error of Segmentation and Cross-Region Fitting measures for synthetic and real SAR images, respectively. Regarding synthetic images, we performed Monte Carlo experiments which confirmed the suitability of SAR image segmentation by means of roughness parameters. The results showed that the methodology provides a feasible input to SAR image segmentation algorithms which also include thresholding based methods. Actually, the proposed approach accomplished satisfactory results for the most critical case study, the single-look images, which are markedly affected by speckle. The application of the log-cumulants method to synthetic aperture radar data processing encompasses parameter estimation of probability density functions. The good estimation performance of this method has fostered researches in SAR data modeling and processing with the $G_I^0$ distribution. Numerical methods are usually applied to estimate parameters of the $G_I^0$ distribution by log-cumulants and therefore they can result in high computational cost. Here, we propose a fast log-cumulants approach for SAR data modeled by the $G_I^0$ distribution. Experimental tests were carried out on sets of simulated and real SAR data. / A segmentação de imagens é uma tarefa que pode ser aplicada a uma ampla classe de problemas em visão computacional. No entanto, não se trata de uma tarefa simples quando aplicada a imagens de Radar de Abertura Sintética (SAR) devido à presença do ruído \textit{speckle}. Dada a importância das imagens SAR em problemas de sensoriamento remoto, esta tese introduz uma metodologia geral e simples para segmentação de imagens usando os parâmetros de rugosidade estimados a partir de dados modelados pelas distribuições $G_I^0$ e $G_A^0$, em vez de processar diretamente as imagens ruidosas. Para tanto, adotamos o método log-cumulantes para a estimação de parâmetros de rugosidade. A avaliação de desempenho dos resultados foi realizada em termos das medidas de Erro de Segmentação e de \textit{Cross-Region Fitting} para imagens SAR sintéticas e reais, respectivamente. Em relação às imagens sintéticas, foram realizadas experimentos de Monte Carlo que confirmaram a adequação da segmentação da imagem SAR por meio de parâmetros de rugosidade. Os resultados mostraram que a metodologia fornece uma entrada viável para algoritmos de segmentação de imagens SAR dentre os quais se incluem métodos baseados em limiarização. Na verdade, a abordagem proposta obteve resultados satisfatórios para o estudo de caso mais crítico, que são as imagens com número de visadas igual a 1, as quais são bastante afetadas pelo \textit{speckle}. A estimação de parâmetros de funções de densidade de probabilidade usando o método log-cumulantes tem sido utilizada no processamento de imagens de radar de abertura sintética. O bom desempenho deste método tem fomentado a pesquisa em modelagem e processamento de dados SAR com a distribuição $G_I^0$ e $G_A^0$. Em geral, métodos numéricos são aplicados para estimar os parâmetros das distribuiçãos $G_I^0$ e $G_A^0$ pelo método de log-cumulantes e, portanto, podem resultar em alto custo computacional. Neste trabalho, também propomos uma abordagem rápida para o método de log-cumulantes mantendo a boa qualidade das estimativas dos parâmetros. A abordagem proposta foi aplicada a conjuntos de dados simulados e reais.

Este trabalho apresenta a teoria e a metodologia usadas na geração de imagens SAR com a compensação de movimento da plataforma do sensor imageador. O processador SAR utilizado neste estudo é baseado no algoritmo "Range Doppler" e foi incorporado ao PROSAR-BR, desenvolvido pelo IEAv-CTA. Seu objetivo é suprir o 2/6 GAv e o Sistema de Proteção da Amazônia - SIPAM de um sistema alternativo para a síntese, catalogação e pesquisa de imagens SAR, oriundas das aeronaves R-99B da FAB. O processador SAR do PROSAR-BR foi concebido para permitir o processamento distribuído, em plataformas do tipo PC, dos dados brutos do radar, possibilitando a geração de grandes quantidades de imagens em tempo adequado. Outra característica importante do processador é dispensar a etapa de corregistro de imagens, de uma mesma cena, coletadas simultaneamente na banda X e na banda L do radar. O processo de otimização do tempo de processamento, utilizando interpoladores lineares, levou ao desenvolvimento de uma nova metodologia de compensação das distorções radiométricas e de fase inerentes a esse tipo de interpolador. Essa compensação elimina os efeitos de descontinuidade entre blocos de imagens adjacentes. Analisou-se através de simulações os efeitos dos desvios de trajetória da plataforma do SAR-SIVAM. Foi desenvolvido, implementado e testado com êxito um método para a compensação destes desvios no processo de formação das imagens com o algoritmo "Range Doppler". Resultados preliminares mostram que pequenas alterações no algoritmo de síntese de imagens, com compensação de movimento, implementado permitem que sejam produzidos blocos de interferogramas sem problemas de continuidade de fase com os blocos adjacentes, facilitando a geração de mosaicos de modelos de elevação numéricos

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma rede planar de antenas em tecnologia microfita para Radar de Abertura Sintética (SAR) polarimétrico, de alta resolução, para uso em sensoriamento remoto. A rede foi projetada a partir de especificações estabelecidas para operação em banda L (1,2 a 1,3 GHz), com características que atendem boa parte das necessidades atualmente existentes no Brasil. Ressalta-se que a implementação desta tecnologia, importante devido às dimensões continentais do Brasil, é perfeitamente viável e agregará um grande valor ao desenvolvimento econômico e social do país, bem como sua relevância frente à segurança nacional. Inicialmente é descrito o sistema SAR, enfatizando suas vantagens e a relevância quanto ao emprego desta tecnologia à luz das necessidades brasileiras. Exemplos de sistemas operando, tanto em plataformas orbitais, quanto em aerotransportadas, são apresentados com o objetivo de informar e preparar o leitor para um melhor entendimento deste trabalho. Em seguida, introduz-se o elemento irradiador em tecnologia de microfita, onde uma série de topologias é estudada com o objetivo de escolher aquela que melhor se adapta às necessidades de um sistema SAR polarimétrico. Uma vez definido o elemento irradiador, um sistema imageador em banda L é especificado para operar em uma aeronave EMB-120 (Brasília). Por fim, uma rede planar de antenas, que utiliza a topologia do elemento irradiador previamente projetado, é desenvolvida seguindo as especificações determinadas pelo sistema em questão. Para todas as antenas projetadas, foram desenvolvidos protótipos, cujos resultados experimentais concordaram muito bem com os preditos por programas comerciais, que auxiliaram nos seus respectivos projetos. Salienta-se ainda a importância da parte prática desenvolvida neste trabalho, pois as dificuldades e, sobretudo, o desafio que a implementação de uma rede de antenas deste porte representa, apontam para o elevado estágio alcançado pelo Laboratório de Antenas e Propagação (LAP) do ITA.

Neste trabalho é feita a análise da expansão e contração de imagens SAR realizada pelo algoritmo de síntese de imagens denominado Chirp Scaling. O processo de mudança de escala da imagem SAR pode ser utilizado, por exemplo, para o registro de imagens visando a sua utilização nos processos de interferometria e no calculo da coerência entre imagens. Faz-se a descrição do algoritmo Chirp Scaling e analisam-se duas metodologias para a mudança da escala da imagem nas dimensões azimutal (direção de vôo do sensor) e radial (direção de propagação da onda eletromagnética). A título de comparação é feita a análise do algoritmo de síntese de imagens denominado Range-Doppler. As duas metodologias de escalonamento utilizadas no algoritmo Chirp Scaling foram avaliadas por intermédio de imagens de alvos pontuais simuladas e por imagens do sensor orbital ERS-1/2.

Com a tendência do desenvolvimento de radares de abertura sintética (SAR) com capacidade polarimétrica, faz-se necessária a geração de algoritmos de processamento de imagens específicos e adequados para aproveitar todo o potencial do sensor. As técnicas de processamento de imagens SAR polarimétricas, baseadas em cálculos estatísticos e modelos eletromagnéticos, são relativamente recentes e muito promissoras, não só pelo estabelecimento dos chamados parâmetros polarimétricos, tais como: entropia, anisotropia e ângulos alfa e beta, como também pela possibilidade do cálculo da resposta polarimétrica de alvos presentes nas imagens. O trabalho realizado estudou os princípios da polarimétrica SAR que envolvem a matriz de espalhamento, o vetor espalhamento e a sua matriz coerência, o cálculo dos parâmetros polarimétricos, a representação de uma onda elipticamente polarizada pelo vetor de Stokes e o cálculo da resposta polarimétrica principal e cruzada de um alvo. Analisa-se, comparativamente, o desempenho da resposta polarimétrica e de uma variação da matriz de Müller na classificação de alvos em uma imagem SAR. Para o teste do desempenho da resposta polarimétrica na classificação de imagens, utilizou-se uma imagem SAR polarimétrica do sensor aerotransportado ESAR, na banda L, do Instituto de Microondas e Radar, do Centro Alemão de Pesquisa Aeroespacial (DLR).

Existe hoje uma necessidade muito grande, em muitos campos de estudo sobre o nosso planeta, de se conhecer precisamente topografias de terrenos. O imageamento SAR (Radar de Abertura Sintética) é uma técnica que traz uma significante contribuição para o mapeamento topográfico, permitindo gerar modelos digitais de elevação (DEM) e imagens de amplitude (imagens SAR). A tecnologia de sensoriamento remoto por radar é a mais avançada do mundo, utilizando justamente a interferometria SAR (InSAR) e, graças a essa técnica de geração de imagens, é possível obter uma enorme variedade de mapas com grande qualidade, de grandes áreas, de maneira rápida e econômica, e em quaisquer condições climáticas e de iluminação. Mas, a geração de imagens de amplitude apresenta um resultado, a princípio, radiometricamente descalibrado, pois a visada lateral do radar, juntamente com as características da antena do SAR e os movimentos do avião fazem com que essa imagem apresente variações de brilho. E, um dos maiores desafios encontrados atualmente pelo imageamento SAR é exatamente realizar a calibração radiométrica, tornando possível a utilização das imagens de amplitude para aplicações cartográficas, como por exemplo, classificação e planimetria. Neste trabalho faz-se o estudo do processo de calibração e propõe-se uma nova metodologia, na qual uma imagem SAR ideal é simulada (com os parâmetros geométricos da iluminação de uma cena e com os parâmetros do radar) e, com ela, estima-se os coeficientes que serão utilizados na calibração da imagem real da cena. Faz-se também uma comparação entre o método proposto com outros tipos de calibração, utilizando-se imagens do SAR aerotransportado OrbiSAR-1 para os testes e avaliações.