Um segmentador multinível para imagens SAR polarimétricas baseado na distribuição Wishart

• Autor(a) principal: Marcus Fabiano Silva Saldanha
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2014/01.22.12.39

A grande disponibilidade de imagens SAR polarimétricas complexas (PolSAR) e seu potencial de uso têm gerado a necessidade de desenvolvimento de técnicas automáticas de processamento para esses dados. Dentre estas se destaca a segmentação, responsável pela extração automática de feições a partir de uma cena para uma tarefa posterior. Para o desenvolvimento dos algoritmos de segmentação é comum adotar modelos estatísticos para explicar o comportamento dos dados. Para dados SAR, dependendo do tipo de dado e do grau de homogeneidade dos alvos imageados, diferentes distribuições podem ser adotadas para obter uma modelagem adequada. Dentro deste contexto, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e implementação de um segmentador para imagens PolSAR. Tem ainda, como objetivo secundário investigar se o uso da informação polarimétrica permite melhor definição dos segmentos existentes na imagem SAR. O trabalho foi fundamentado sob duas hipóteses: que é possível desenvolver um algoritmo para segmentação de dados PolSAR usando a modelagem estatística adequada; e, que é possível obter melhor definição dos segmentos na segmentação de dados SAR usando as informações polarimétricas. Para atingir o objetivo traçado foi implementado em ambiente de programação IDL o algoritmo denominado de PolSeg, que processa dados PolSAR e dados polarizados em intensidade. Para isso, foi adotada a distribuição Wishart complexa escalonada para modelar a matriz de covariância e fundamentar teoricamente os testes estatísticos usados durante o processo de segmentação. O algoritmo PolSeg é híbrido, pois faz uso de técnicas de crescimento e agrupamento de regiões, ajuste de bordas, teste de homogeneidade e teste de área mínima, integradas numa estrutura de compressão piramidal. Além disso, pode ser considerado ainda como hierárquico e multiníveis, e processa imagens mono ou multibandas. O algoritmo é inovador, pois associa a abordagem estatística apropriada para dados PolSAR à técnicas de segmentação e processamento de imagens multiníveis. A fim de constatar a eficiência da segmentação realizada pelo algoritmo PolSeg foram realizadas segmentações com dados simulados e reais. Adicionalmente foi realizado um estudo comparativo com o algoritmo SegSAR, o qual usa estrutura de processamento semelhante à do PolSeg para segmentar imagens SAR polarizadas em intensidade. Para avaliar quantitativamente o desempenho do algoritmo na segmentação dos dados PolSAR simulados foram utilizadas medidas que medem as propriedades de forma, dimensão, posição e intensidade dos segmentos, assim como o tempo computacional e o número regiões geradas na segmentação. Foi realizada também uma avaliação qualitativa do algoritmo de segmentação usando imagens PolSAR simuladas e reais. Para estas medidas, os resultados das segmentações dos dados polarimétricos simulados no PolSeg gerou valores, respectivamente, 0,6\%, 0,4\%, 2,0\% e 2,6\% superiores aos gerados com dados multivariados polarizados em intensidade. Para a comparação dos resultados usando dados simulados multivariados polarizados em intensidade no PolSeg e SegSAR, as medidas mostraram que o PolSeg gerou valores, respectivamente, 5,1\%, 2,7\%, 103,2\% e 188,2\% superiores aos gerados no SegSAR. O número de regiões e o tempo de processamento do PolSeg foram em média, respectivamente, 35 vezes menor que o gerado pelo SegSAR e 1,6 vezes maior que o tempo consumido pelo SegSAR.