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Previous issue date: 2012-02-29 / A tecnologia de radar de abertura sintética polarimétrico (Polarimetric Synthetic Aper-ture Radar– PolSAR) vem sendo apontada como um indispensável ferramental paracapturar e analisar informações aeroespaciais, em particular, da superfície da terra[Freitas, C. C., Frery, A. C. & Correia, A. H. (2005), ‘The polarimetricGdistributionfor SAR data analysis’.Environmetrics16(1), 13–31]. O objetivo desta tese é a pro-posta de métodos inferenciais baseados em Teoria da Informação para dados polari-métricos. Assim, o trabalho de investigação desta tese está dividido em duas áreas deestudo. Primeiramente, propor distâncias estocásticas bem como investigar seus com-portamentos assintóticos para as diferentes distribuições voltadas a imagens PolSAR.Adicionalmente, visa propor outras medidas dentro da Teoria da Informação direcio-nadas aos contextos de imagens PolSAR, tal como entropia [Zografos, K. & Nadarajah,S. (2005), ‘Expressions for Rényi and Shannon entropies for multivariate distributions’,Statistics & Probability Letters71(1), 71–84]. Em segundo lugar, realizar aplicações dosferramentais derivados aos contextos de classificação, segmentação e detecção de bor-das em tais imagens.Inicialmente, na Seção“Testes paramétricos e não paramétrico para dados speckle”, umaimagem SAR é o resultado de observar uma variável aleatória com distribuiçãoG0I.Desta forma, recursos de Inferência Estatística (tais como estimação por máxima ve-rossimilhança - EMV, teste de hipótese e medidas descritivas das estimativas) tentammapear comportamentos e comparações entre as ferramentas desenvolvidas dentrode uma imagem SAR. Ainda, os resultados são submetidos a um modelo de contami-nação paramétrico espelho do fenômeno de reflexão de canto.Como um segundo estudo, a Seção“Estimações melhoradas no modelo Wishart com-plexo escalonado”apresenta dois métodos de EMV melhorados para o número de equi-valente de looks. Tais metodologias são baseadas na expressão para o viés de segundaordem em EMV e em uma fórmula para a verossimilhança perfilada modificada. Fi-nalmente, seus desempenhos são comparados com outros métodos clássicos.Um terceiro estudo é apresentado na Seção“Expressões para distâncias em dados Pol-SAR”. Neste caso, os pixels são matrizes aleatórias pertencentes a família de distribui-ções Wishart complexa escalonada. Nesta perspectiva, esta seção propõe ferramentasestocásticas baseadas na Teoria da Informação (com respeito ao funcional (h,f), pro-posto por Salicrú, Menéndez, Pardo & Morales [(1994), ‘On the applications of diver-gence type measures in testing statistical hypothesis’,Journal of Multivariate Analysis 51, 372–391]) para o contexto da distribuição Wishart complexa escalonada.Posteriormente, na Seção“Novas propostas de deteção de bordas em imagens PolSAR”,nós aplicamos o ferramental derivado na Seção“Expressões para distâncias em dadosPolSAR”ao contexto de detecção de borda em imagens PolSAR. Como resultado prin-cipal, as ferramentas derivadas são propostas como quatro novos detectores de bordase comparadas a uma abordagem usual.Na Seção“Análise estatística para dados PolSAR baseada em medidas de entropia”, umquinto estudo considera a proposta de testes de homogeneidade em imagens PolSARpor meio de entropias estocásticas. Esta metodologia é uma especificação da classe(h,f) de entropias proposta por Salicrú, Mendéndez & Pardo [(1993), ‘Asymptotic dis-tribution of (h,f)-entropy’,Communications in Statistics - Theory Methods22(7), 2015–2031] para a distribuição Wishart complexa escalonada e as entropias de Shannon eRényi.Finalmente, na Seção“Comparação entre testes de homogeneidade em dados PolSAR”,discute-se a comparação de três testes de homogeneidade envolvendo ferramentas daTeoria da Informação com a abordagem baseada na razão de verossimilhanças pro-posta por Conradsen, Nielsen, Schou & Skriver [(2003), ‘A test statistic in the complexWishart distribution and its application to change detection in polarimetric SAR data’,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing41(1), 4–19]. O desempenho dos tes-tes é avaliado tendo como critérios de comparação seus poderes e tamanhos estimadosassim como outras medidas descritivas. / The technology of Polarimetric Synthetic Aperture Radar (PolSAR) has been indicatedas an essential tool for capturing and analyzing aerospace informations, in particular,obtained from the earth’s surface [Freitas, C. C., Frery, A. C. & Correia, A. H. (2005),‘The polarimetricGdistribution for SAR data analysis’.Environmetrics16(1), 13–31].The aim of this thesis is the proposal of statistical inference methods based on Infor-mation Theory for polarimetric data. Thus, its research work is organized into twosegments. Firstly, propose stochastic distances and investigate its asymptotic beha-viors for different distributions of PolSAR images. Additionally, others InformationTheory measures were considered and applied on PolSAR scenarios, such as entropy[Zografos, K. & Nadarajah, S. (2005), ‘Expressions for Rényi and Shannon entropies formultivariate distributions’,Statistics & Probability Letters71(1), 71–84]. On the otherhand, propose methodologies of PolSAR image processing by means of the derivedtools, such as classification, segmentation, and edge detection methods.Initially, in Section“Parametric and nonparametric tests for data speckle”, a SAR imageis a realization of a scalar random variable withG0Idistribution. In this context, statis-tical inference techniques (such as maximum likelihood estimation - MLE, hypothesistest, and performance descriptive measures) are performed in order to identify beha-vior as well as to compare different methods on SAR images. Moreover, the results aresubmitted to a parametric contamination model which represents the corner reflectionphenomenon.As a second study, two improved MLE methods for the equivalent number of lo-oks are presented in the section“Modified profile likelihood and bias correction on the scaledcomplex Wishart distribution”. Such methodologies are based on the expression for se-cond order bias correction in MLE and on a formula for modified profile likelihood.Finally, their performance are compared with others classical methods.A third study is presented in Section“Expressions for distances in PolSAR data”. Inthis case, the pixels are random matrices which belong the family of scaled complexWishart distributions. In this perspective, such section proposes stochastic tools basedon Information Theory (with respect to the (h,f) functional, proposed by Salicrú, Me-néndez, Pardo & Morales [(1994), ‘On the applications of divergence type measuresin testing statistical hypothesis’,Journal of Multivariate Analysis51, 372–391]) for thecontext of the scaled complex Wishart distribution.Subsequently, in the section“New proposals of edge detection in PolSAR images”, we apply the derived tools in Section“Expressions for distances in PolSAR data”to edgedetection in PolSAR images. As main result, we propose four new edge detectors andcompare with an usual approach.In Section“Statistical analysis for data PolSAR based on entropy measures”, a fifth studyconsiders the proposal of homogeneity tests in PolSAR images by means of stochasticentropies. This methodology is a specification of the (h,f) class of entropies proposedby Salicrú, Mendéndez & Pardo [(1993), ‘Asymptotic distribution of (h,f)-entropy’,Communications in Statistics - Theory Methods22(7), 2015–2031] to the scaled complexWishart distribution and Shannon and Rényi entropies.Finally, in Section“Homogeneity hypothesis tests on PolSAR images: Information Theoryvs. Likelihood Ratio”, it discusses a comparison of three homogeneity tests based onTheory Information measures with the approach based on likelihood ratio proposedby Conradsen, Nielsen, Schou & Skriver [(2003), ‘A test statistic in the complex Wishartdistribution and its application to change detection in polarimetric SAR data’,IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing41(1), 4–19]. The performance of tests isquantified and compared, considering as comparison criteria their estimated sizes andpowers as well as others descriptive measures.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/19926 |
| Date | 29 February 2012 |
| Creators | NASCIMENTO, Abraão David Costa do |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/6935433850568144, FRERY, Alejandro C, CINTRA, Renato J |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Estatistica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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