Change detection methods for wavelength-resolution SAR images

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Dimas Irion
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215951
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.
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spelling Change detection methods for wavelength-resolution SAR imagesEngenharia elétricaRadar de abertura sinteticaTeoria bayesiana de decisão estatísticaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.Radares de abertura sintética (SAR) são amplamente utilizados para aplicações que requerem o mapeamento ou monitoramento de uma determinada região de interesse. Dentre estas aplicações, a detecção de alvos camuflados em regiões florestais sempre despertou um grande interesse tanto para aplicação civil quanto para a Defesa. Os sistemas SAR convencionais operam na faixa de frequência de micro-ondas. Atualmente, há um grande interesse em se monitorar atividades que ocorrem sob o dossel de florestas. Na faixa de micro-ondas (e.g., banda X), o número de difusores associados à copa das árvores é bastante elevado, fazendo com que os algoritmos de detecção de alvos sejam ineficientes. Assim, sistemas SAR com resolução de comprimento de onda são, tradicionalmente, empregados nesse tipo de aplicação. Frequentemente, os métodos de detecção de mudanças são as técnicas utilizadas para a detecção de alvos camuflados em regiões florestais, utilizando-se imagens SAR de resolução de comprimento de onda. As contribuições desta tese estão inseridas nesse contexto e podem ser divididas principalmente em dois tópicos de estudo. O primeiro tópico estudado é o uso de pilha de imagens SAR com resolução no comprimento de onda. É apresentada uma análise de um teste estatístico para pilhas de imagens SAR com resolução no comprimento de onda e seus resultados são utilizados para a proposição de novos métodos de detecção de mudanças. O segundo tópico estudado foi a consideração do teorema de Bayes na proposição de um método de detecção de mudanças em imagens SAR, que é facilmente adequado para o uso de diferentes modelos de distribuição de clutter mais ruído. Com base nesse método, foram propostos um algoritmo não iterativo e um iterativo. Todos os métodos de detecção de mudanças propostos nesta tese são avaliados com dados reais, com resolução de comprimento de onda, obtidos pelo sistema SAR sueco CARABAS II. Os resultados apresentados mostram que as técnicas propostas obtêm melhor desempenho, em termos de probabilidade de detecção e taxa de falsos alarmes, quando comparadas com outros métodos de detecção de mudanças da literatura.Abstract: Synthetic Aperture Radars (SAR) are widely used in applications that require the mapping or monitoring of a certain interest ground area. Among these applications, the detection of concealed targets in forestry areas has always been of great interest for both civilian and defense purposes. Conventional SAR systems operate in the microwave frequency range. Currently, there is a strong interest in monitoring activities that occur under the forest canopy. In the microwave range (e.g., X-band), the number of treetop-associated scatterers is quite high, making target detection algorithms inefficient. Thus, wavelength-resolution SAR systems are traditionally employed in this type of application. Frequently, change detection methods are the techniques used for the detection of concealed targets in forestry areas using wavelength-resolution SAR images. The contributions of this dissertation are inserted in this context and can be mainly divided into two topics. The first topic studied is the use of wavelength-resolution SAR images stacks. A statistical test analysis of the wavelength-resolution SAR image stacks is presented, and its results are used in the proposition of new change detection methods. The second topic studied is the consideration of the Bayes theorem into the proposition of a SAR change detection, which is easily suitable for the use of different clutter-plus-noise distribution models. Based on this method, two algorithms, one non-iterative and the other iterative, are proposed. All change detection methods proposed in this dissertation are evaluated with real wavelength-resolution data obtained by the Swedish CARABAS II SAR system. The results presented show that the proposed techniques provide better performance in terms of probability of detection and false alarms rate when compared with other change detection methods from the literature.Uchoa Filho, Bartolomeu FerreiraMachado, RenatoUniversidade Federal de Santa CatarinaAlves, Dimas Irion2020-10-21T21:23:55Z2020-10-21T21:23:55Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis120 p.| il., gráfs.application/pdf370166https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215951engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:23:55Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/215951Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:23:55Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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