@PhDThesis{Paes:2015:DeAlMa,
author = "Paes, Rafael Lemos",
title = "Detec{\c{c}}{\~a}o de alvos no mar em imagens SAR explorando
recursos da polarimetria compacta em modo h{\'{\i}}brido",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-12-18",
keywords = "SAR, polarimetria compacta, detec{\c{c}}{\~a}o de alvos,
caracteriza{\c{c}}{\~a}o polarim{\'e}trica, m{\'e}tricas de
desempenho, compact polarimetry, target detection, polarimetric
characterization, performance metrics.",
abstract = "No presente estudo, a detec{\c{c}}{\~a}o de alvos met{\'a}licos
no mar atrav{\'e}s de imagens SAR orbitais ser{\'a} estudada
atrav{\'e}s de novos recursos polarim{\'e}tricos. A Polarimetria
Compacta consiste na transmiss{\~a}o de uma {\'u}nica onda com
polariza{\c{c}}{\~a}o diferente dos sentidos horizontal e
vertical e na recep{\c{c}}{\~a}o em duas bases ortogonais e
coerentes. A principal vantagem deste modo de imageamento {\'e}
que permite que uma {\'a}rea maior em superf{\'{\i}}cie seja
coberta, por{\'e}m proporcionando praticamente as mesmas
informa{\c{c}}{\~o}es obtidas em um modo full-pol, o qual
apresenta a restri{\c{c}}{\~a}o de cobrir pequenas {\'a}reas.
Assim, a explora{\c{c}}{\~a}o desta tecnologia em atividades de
monitoramento de grandes {\'a}reas como as oce{\^a}nicas
s{\~a}o de grande interesse para a comunidade cientifica. Este
estudo mostrar{\'a} como algumas arquiteturas em Polarimetria
Compacta poder{\~a}o ser emuladas a partir de dados
full-polarim{\'e}tricos, al{\'e}m da gera{\c{c}}{\~a}o de
par{\^a}metros polarim{\'e}tricos. A arquitetura Modo
H{\'{\i}}brido ser{\'a} explorada e analisada. Atrav{\'e}s da
detec{\c{c}}{\~a}o destes alvos por meio da t{\'e}cnica de
limiariza{\c{c}}{\~a}o global mostrar-se-{\'a} a robustez de
tais par{\^a}metros para tal proposito. Adicionalmente,
demonstrar-se-{\'a} como {\'e} poss{\'{\i}}vel combinar as
informa{\c{c}}{\~o}es destes par{\^a}metros, caracterizando os
alvos atrav{\'e}s de suas respostas polarim{\'e}tricas. A
arquitetura HP e seus par{\^a}metros n{\~a}o s{\~a}o
constru{\'{\i}}dos como pseudo assinaturas full-pol, pois
s{\~a}o interpretados como dados HP reais e a partir de tais
par{\^a}metros inferem-se propriedades de espalhamento de uma
cena. A superf{\'{\i}}cie do mar {\'e} investigada em
fun{\c{c}}{\~a}o das condi{\c{c}}{\~o}es ambientais e das
caracter{\'{\i}}sticas dos alvos. Para tanto, t{\'e}cnicas que
usam limiares globais e adaptativos (ex.: CFAR) foram
implementados. A avalia{\c{c}}{\~a}o de desempenho {\'e} feita
atrav{\'e}s de m{\'e}tricas como Figura-de-M{\'e}rito (FoM) e
tamb{\'e}m novas m{\'e}tricas que avaliam a sensibilidade dos
par{\^a}metros no Modo H{\'{\i}}brido dadas as
varia{\c{c}}{\~o}es do fundo oce{\^a}nico, assim como
tamb{\'e}m a influ{\^e}ncia das caracter{\'{\i}}sticas dos
alvos para as detec{\c{c}}{\~o}es (DoST). M{\'e}tricas
objetivas para avaliar a influ{\^e}ncia relativa ao estado do mar
(RSPolF) sobre os diversos par{\^a}metros polarim{\'e}tricos e
canais intensidade s{\~a}o apresentados e associados {\`a}
escala de Beaufort e {\`a} escala de estado de mar. Os resultados
experimentais demonstram que os par{\^a}metros do Modo
H{\'{\i}}brido s{\~a}o capazes de distinguir alvos do fundo
oce{\^a}nico apenas com limiares globais. Estes par{\^a}metros
fornecem informa{\c{c}}{\~o}es polarim{\'e}tricas
complementares e permitem a caracteriza{\c{c}}{\~a}o destes
alvos quando combinados, por exemplo, quanto ao tipo de
rebatimento da onda retroespalhada e quanto {\`a} rugosidade da
superf{\'{\i}}cie, entre outras informa{\c{c}}{\~o}es.
ABSTRACT: In this study, target at sea detection is addressed
using Hybrid Polarity (HP) Synthetic Aperture Radar (SAR)
architecture. Wave polarimetry concepts are used to define HP
features that are used to observe targets at sea. The sensitivity
of HP features to both targets and the surrounding environment is
analyzed through the novel objective norm, namely the Relative
Sensitivity for Polarimetric Features (RSPolF) index. Detection
performance is evaluated by the novel Dependency of Sea state and
Target surface characteristics (DoST) metric, and by the
well-known Figure-of-Merit (FoM). Experiments undertaken on HP
measurements emulated from Radarsat-2 and ALOS-PALSAR
full-polarimetric actual SAR data demonstrate the effectiveness of
the proposed HP approach and the different sensitivity of HP
features to targets and background sea characteristics. Following
those results, a ranking the HP features performance is proposed
which mainly highlights that HP features complement each other in
the detection process. Finally, a Constant False Alarm Rate (CFAR)
approach is proposed to exploit two HP features for target
detection in an unsupervised way. A useful way to characterize sea
and metallic targets can be achieved by means of PCA. Main HP
features can be selected, analyzing the first PC, and the
characterization is done according some polarimetric behaviors.",
committee = "Lorenzzetti, Jo{\~a}o Antonio (presidente/orientador) and
Sant'Anna, Sidnei Jo{\~a}o Siqueira and Gherardi, Douglas
Francisco Marcolino and Lentini, Carlos Alessandre Domingos and
Fernandes, David",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "SAR sea target detection exploiting features of hybrid-polarity
architecture on compact polarimetry",
language = "pt",
pages = "135",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3L83TUB",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3L83TUB",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "19 maio 2024"
}