@MastersThesis{Paes:2009:DeAlSu,
author = "Paes, Rafael Lemos",
title = "Detec{\c{c}}{\~a}o de alvos na superf{\'{\i}}cie do mar
utilizando imagens SAR orbitais",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2009",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2009-08-28",
keywords = "detec{\c{c}}{\~a}o, alvos, SAR, sat{\'e}lites, CFAR,
detections, targets, SAR, satellites, CFAR.",
abstract = "A detec{\c{c}}{\~a}o de alvos na superf{\'{\i}}cie do mar
reveste-se de grande import{\^a}ncia para a seguran{\c{c}}a
nacional, uma vez que as {\'a}guas territoriais brasileiras
s{\~a}o as portas de entrada para milhares de navios estrangeiros
todos os anos, representando a quase totalidade do com{\'e}rcio
internacional brasileiro. Por{\'e}m, devido ao tamanho da costa
brasileira aproximadamente 7.500 km torna-se invi{\'a}vel a
patrulha de todo o litoral por navios da Marinha do Brasil (MB) e
aeronaves da For{\c{c}}a A{\'e}rea Brasileira (FAB). Neste
contexto, insere-se o Sensoriamento Remoto. O Sensoriamento Remoto
orbital ativo e imageador devido ser pouco suscept{\'{\i}}vel
{\`a}s condi{\c{c}}{\~o}es atmosf{\'e}ricas e de independer de
ilumina{\c{c}}{\~a}o solar para realizar o imageamento, {\'e} a
uma ferramenta muito {\'u}til capaz prover resolu{\c{c}}{\~a}o
temporal e espacial para a aquisi{\c{c}}{\~a}o sistem{\'a}tica
de dados que permitam controlar as {\'A}guas Jurisdicionais
Brasileiras a um relativo baixo custo e de forma a otimizar a
utiliza{\c{c}}{\~a}o de meios das For{\c{c}}as Armadas. O
grande contraste gerado entre o relativo baixo retorno do sinal
retroespalhado da {\'a}gua em dire{\c{c}}{\~a}o ao sensor e os
altos valores dos sinais relacionados aos alvos facilita a
detec{\c{c}}{\~a}o de navios na superf{\'{\i}}cie do mar.
Contudo, existem algumas etapas de pr{\'e}-processamento
necess{\'a}rias para eliminar ou reduzir o ru{\'{\i}}do de
background a fim de facilitar a detec{\c{c}}{\~a}o. O objetivo
desta pesquisa {\'e} verificar os conceitos estabelecidos na
literatura quanto {\`a} detec{\c{c}}{\~a}o de alvos na
superf{\'{\i}}cie do mar atrav{\'e}s da intensidade do sinal
retroespalhado. Pretende-se, ainda, verificar a
adequa{\c{c}}{\~a}o da distribui{\c{c}}{\~a}o K como modelo
estat{\'{\i}}stico da regi{\~a}o oce{\^a}nica. Foram
utilizadas imagens de 04 sat{\'e}lites: Cosmo-Skymed; Envisat;
Radarsat-1; TerraSAR-X. O modo Scansar foi utilizado nos dados de
todos os sat{\'e}lites, por{\'e}m os mesmos possuem diferentes
resolu{\c{c}}{\~o}es espaciais. Um algoritmo detector baseado no
conceito da Taxa Constante de Falso Alarme (Constant False Alarm
Rate CFAR) foi implementado e aplicado com intiuito de estabelecer
um valor-limiar indicativo da separa{\c{c}}{\~a}o entre os
valores relativos ao oce{\^a}no (clutter) e {\`a}queles dos
alvos. Tal limiar foi determinado em fun{\c{c}}{\~a}o de uma
pr{\'e}-estabelecida probabilidade de falso alarme. Ap{\'o}s as
detec{\c{c}}{\~o}es, as informa{\c{c}}{\~o}es de verdade de
campo foram comparadas com os poss{\'{\i}}veis alvos apontados
pelo detector. Por fim, o desempenho das detec{\c{c}}{\~o}es foi
relativizado atrav{\'e}s de uma figura-de-m{\'e}rito que
considera os alvos corretamente detectados, os falsos alarmes e as
detec{\c{c}}{\~o}es perdidas. Os conceitos estabelecidos na
literatura foram verificados nos dados utilizados, inclusive
aqueles relacionados {\`a} banda X, dos sat{\'e}lites
Cosmo-Skymed e TerraSAR-X. O detector CFAR mostrou-se robusto
estatisticamente, apresentando m{\'e}dio desempenho geral de
83,52%. Foi poss{\'{\i}}vel se mostrar que a
distribui{\c{c}}{\~a}o K se ajusta adequadamente aos dados e que
o desempenho do detector depende fortemente de uma correta
estima{\c{c}}{\~a}o de seus par{\^a}metros
estat{\'{\i}}sticos. ABSTRACT: Target detection over ocean
surface is very important to national security, once that
Brazilian legal waters are the entrance for thounsands foreign
ships every year, representing almost totally the Brazilian
international trade. However, due to Brazilian coast size
approximately 7,500 km is undoable to patrolling whole coastline
only with Brazilian Navy (Marinha do Brasil, in portuguese MB)
vessels and with Brazilian Air Force (For{\c{c}}a A{\'e}rea
Brasileira, in portuguese - FAB) aircrafts. In such context, the
Remote Sensing is inserted. Orbital active and imaging remote
sensing due to doesnt be very susceptible to atmospherical
conditions and to doesnt depend on sun illumination for imaging,
is a very useful tool capable to provide temporal and spatial
resolution to acquire data sistematically to control the Brazilian
legal waters at relative low costs, optimizing the Armed Forces
resources. High contrast generated among the relative low oceanic
backscattering values toward to sensor and the high values from
targets backscattering makes easy to detect them (targets). The
research objective is to verify well established ship detection
concepts found in the literature throughout backscattered signal
intensity. We also intend to verify the K-distribution fit to the
ocean returns as statistical model. Images from four satellites
were used: Cosmo-Skymed; Envisat; Radarsat-1; TerraSAR-X. Scansar
mode was used for all satellites data; despite they have different
spatial resolutions. A detector algorithm based on Constant False
Alarm Rate concept was implemented and applied to establish a
threshold which will provide separation between ocean clutter
values and targets ones. Such threshold was determined according a
previously defined probability of false alarms. After detections,
the ground truths were compared to the possible targets showed by
the detector. In the end, detection performance was relatively
analysed through a figure-of-merit that take into account the
targets correctly detected, the false alarms and the lost
detections. Established concepts in literature were checked on the
used data, including that ones related to X-band, of Cosmo-Skymed
and TerraSAR-X satellites. CFAR detector showed to be
statistically robust, presenting a mean performance of 83.52%. It
was possible to show that K-distribution fit adequately to data
and the detector performance is strongly dependent of correct
statistical parameters estimation.",
committee = "Kampel, Milton (presidente) and Lorenzzetti, Jo{\~a}o Antonio
(orientador) and Gherardi, Douglas Francisco Marcolino
(orientador) and Bentz, Cristina Maria and Fernandes, David",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Target detection on sea surface using orbital SAR images",
language = "pt",
pages = "146",
ibi = "8JMKD3MGP8W/35QDJS5",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP8W/35QDJS5",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "19 maio 2024"
}