Método automático para calibração polarimétrica de imagens SAR / Automatic approach to polarimetric calibration of SAR images

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Este trabalho tem por objetivos desenvolver um conjunto de ferramentas computacionais para calibração radiométrica de imagens de radares de abertura sintética polarimétricos (PolSAR) e apresentar um novo método automático de calibração polarimétrica. Para atingir estes objetivos foi empregada uma abordagem metodológica divida em seis etapas, com base nas imagens PolSAR, na banda L, do sistema sensor SAR R99B do Sistema de Proteção da Amazônia (SIPAM). Na primeira etapa, em campo, foi realizada a pré-sinalização do imageamento SAR, por intermédio do posicionamento de refletores de canto triédricos em duas áreas de estudo, situadas na região da Floresta Nacional do Tapajós, próxima à cidade de Santarém-PA, e na região da cidade de Campinas-SP. A segunda etapa consistiu do processamento dos dados brutos SAR para geração de imagens PolSAR. Na terceira etapa, foram desenvolvidas, no ambiente ENVI/IDL, diversas ferramentas de calibração radiométrica de imagens PolSAR multi-sensor e multi-plataforma já consagradas na literatura, não disponíveis até o momento em um único ambiente de processamento SAR, onde se agregam funcionalidades gráficas interativas e amigáveis aos usuários, especializados ou não na área de calibração SAR. A quarta etapa envolveu a concepção, o equacionamento, a implementação e o teste de um novo método automático de calibração de imagens PolSAR, chamado de calibração multi-look, onde se procura provar a hipótese de que é possível empregar somente as imagens PolSAR para a calibração do channel imbalance, como sendo uma alternativa viável, em relação aos métodos tradicionais, no caso da inexistência de alvos artificiais conhecidos na cena imageada. O novo método baseia-se em um modelo de distorção linear consagrado para sistemas PolSAR, em três conjuntos de imagens PolSAR do tipo Multi-Look Complex (MLC) e em um método numérico de mínimos quadrados, para solucionar um sistema de equações não-lineares, cujas incógnitas são os parâmetros de calibração que se deseja estimar. A quinta etapa envolveu uma quantificação pormenorizada da qualidade radiométrica e geométrica das imagens PolSAR do sistema R99B, onde foi possível mensurar os níveis de distorção de recepção e de transmissão deste sistema. Na última etapa do trabalho, foi realizada uma comparação entre os resultados obtidos com os métodos tradicionais de calibração, e com o novo método proposto, o de multi-look, além de um estudo preliminar da influência do processo de calibração do cross-talk e do channel imbalance sobre as imagens da entropia e do ângulo a obtidas pelo método de decomposição de alvos por autovetores. Os valores médios do channel imbalance calculados pelo método tradicional, sem o uso dos refletores de canto, e pelo novo método foram iguais a 1,04 dB<25,05° e 0,84 dB<9,95°, respectivamente. Este valor se aproximou do limite de referência de 0,4 dB<10° para a calibração polarimétrica, demonstrando, portanto, a viabilidade de aplicação do novo método, como uma alternativa ao método tradicional, quando a informação polarimétrica desses refletores não está disponível.

ASSUNTO(S)

calibração polarimetria radar abertura sintética processamento de imagem correção radiométrica calibrating polarimetry radar synthetic aperture image processing radiometric correction

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