PROCESSAMENTO DE IMAGENS SAR AULA 13

PROCESSAMENTO DE IMAGENS SAR AULA 13 Prof. Daniel C. Zanotta Daniel C. Zanotta 18/08/2016

RADAR RADIO DETECTION AND RANGING (DETECÇÃO E LOCALIZAÇÃO POR MEIO DE ONDAS DE RADIO)

SENSOR ÓPTICO: CAPTA A RADIAÇÃO SOLAR REFLETIDA PELA SUPERFÍCIE TERRESTRE

RADAR: PRODUZ, EMITE E CAPTA A RADIAÇÃO

IMAGEM DE RADAR DE UMA ÁREA URBANA Basicamente, quanto mais rugosa é a superfície imageada, maior é o retroespalhamento (mais claro é o pixel).

AMBIGÜIDADE GEOMÉTRICA 1 2 O RADAR se fundamenta na percepção de pulsos de REM vindos de diversas regiões da superfície imageada (retroespalhamento). É necessário que os pulsos vindos de diferentes regiões cheguem em tempos distintos no sensor para não haver confusão.

AMBIGÜIDADE GEOMÉTRICA α 1 1 1 A solução é realizar o imageamento com visada lateral (oblíqua). Assim, é garantido que pulsos vindos de pontos diferentes na superfície retornem em tempos diferentes.

TIPOS DE REFLEXÃO Como posto anteriormente, a quantidade de pulsos que retornam para o sensor do RADAR (retroespalhamento) dependerá da rugosidade (textura) e geometria da região.

EMISSÃO E CAPTAÇÃO DA RADIAÇÃO O RADAR produz, emite e capta novamente os pulsos de REM (sensor ativo). Percebe-se que apenas um pequeno percentual do total emitido em direção a superfície retorna novamente na direção do sensor. Isso exige que a potencia do sinal emitido seja grande, ou que a abertura da antena seja grande, capturando assim uma grande quantidade dos pulsos de retorno, melhorando a sensibilidade do sistema.

RESOLUÇÃO ESPACIAL É necessário que pulsos vindos de pixels diferentes não sejam sobrepostos em nenhum momento e confundidos pelo sensor. Assim, a resolução na direção longitudinal é determinada pela largura do pulso de REM (não confundir com comprimento de onda do pulso).

RESOLUÇÃO ESPACIAL Para satisfazer essa condição, uma saída possível é diminuir a largura do pulso. Assim, preservando a resolução espacial. Por outro lado, perde-se em potência do sinal enviado para a superfície. Existe também um limite físico mínimo de largura do pulso.

RESOLUÇÃO ESPACIAL Outra saída seria regular o sistema para registrar pulsos em intervalos de tempos maiores. Assim, registrando maior quantidade de pulsos vindos de uma região grande. O problema associado a essa solução é que a resolução espacial é prejudicada.

BANDAS DO RADAR Comprimentos de onda possíveis. Cada imageamento suporta apenas um comprimento de onda de operação. Isso para não haver confusão de raios. O sistema RADAR não possui um difusor raios (prisma) como no sistema óptico a fim de separar bandas de uma mesma cena.

Formas de Aquisição das Imagens Aeronaves Satélites

Estrutura do RADAR Aerotransportado Navegação Inercial + Posicionamento GPS Radar Correção GPS Diferencial Antena banda X Ponto de Controle com sinalizador (corner reflector) Antena banda P

Vantagens do Uso Independência das condições de iluminação

ALVOS FLORESTAIS A interação da radiação (reflexão) se dá sempre que o comprimento de onda for igual ou menor que o tamanho dos objetos no alvo. X ~ 3 cm C ~ 5,6 cm L ~ 23 cm

EFEITO CAUSADO PELA REFLEXÃO ESPECULAR Superfícies lisas refletem os pulsos de REM e direções opostas ao do sensor, não sendo percebidas por este. Assim, no tempo que deveriam estar retornando, nada volta (preto zero) 1 1 1 0 0 1 1

EFEITO DE SOMBRA (SHADOW) 1 4 0 0 0 0 1 1

EFEITO DE ENCURTAMENTO DE RAMPA (FORESHORTENING) 1 4 0 0 0 0 1 1

Efeito de inversão de relevo (Layover) 1 2 1 0 0 0 1 1

RUÍDO SPECKLE O ruído Speckle é um dos principais fatores que degradam a qualidade das imagens SAR. O Speckle é um ruído multiplicativo que é proporcional a intensidade do sinal recebido. O efeito visual deste ruído proporciona uma textura granulosa que pode dificultar a interpretação das imagens de radar, reduzindo a separabilidade entre classes de uso do solo, tipos litológicos etc.. Exemplo Floresta: Textura: Rugosidade alta Os pixels deveriam ser claros. Porém, por causa das interferências construtivas e destrutivas teremos pixels muito claros e muito escuros também. Para encontrar a resposta característica do alvo é preciso fazer uma média entre alguns pixels vizinhos, diminuindo a resolução espacial. Alternativa: proccessamento multi-look.

RUÍDO SPECKLE O ruído Speckle é um dos principais fatores que degradam a qualidade das imagens SAR. O Speckle é um ruído multiplicativo que é proporcional a intensidade do sinal recebido. O efeito visual deste ruído proporciona uma textura granulosa que pode dificultar a interpretação das imagens de radar, reduzindo a separabilidade entre classes de uso do solo, tipos litológicos etc.. Fase (rad) Exemplo Floresta: Textura: Rugosidade alta Intensidade Os pixels deveriam ser claros. Porém, por causa das interferências construtivas e destrutivas teremos pixels muito claros e muito escuros também. Para encontrar a resposta característica do alvo é preciso fazer uma média entre alguns pixels vizinhos, diminuindo a resolução espacial. Alternativa: proccessamento multi-look.

RUÍDO SPECKLE

RUÍDO SPECKLE: FILTRAGEM Filtro Médias Img Original Filtro Lee Filtro Frost 3 x 3 5 x 5 7 x 7

RUÍDO SPECKLE: FILTRAGEM

VELOCIDADE DO VENTO NO MAR 29/04/1997-6 h (hora local) 24/04/1998-6 h (hora local)

DETECÇÃO DE EMBARCAÇÕES Embarcações costumam apresentar muitos alvos que se comportam como reflectores de canto.

MOLHES DA BARRA (RIO GRANDE) Imagens SAR - RADARSAT - Modo S2 - Descendente Polarização HH - resolução 12,5x12,5 m - 4 looks

DETECÇÃO DE ATIVIDADES DE DESMATAMENTO INVISÍVEIS AO SENSOR ÓPTICO Observar a questão relacionada a interação dos pulsos de REM determinada pelo comprimento de onda comparado com a geometria do alvo. Radar banda X Radar banda L

DETECÇÃO DE ATIVIDADES DE DESMATAMENTO INVISÍVEIS AO SENSOR ÓPTICO Imagem Landsat (5 4 3) Radar banda L

Detecção de Ondulações Marítimas

Detecção de Ondulações Marítimas Imagem transformada Imagem filtrada Imagem original

Imagens Polarimétricas

Interferometria de Imagens SAR - InSAR

Radar de Abertura Sintética Synthetic Aperture Radar (SAR)

Radar de Abertura Sintética Synthetic Aperture Radar (SAR) Efeito Doppler Relativístico

Atividade prática: Filtrar por filtros espaciais de Média e Lee as imagens SAR brutas disponíveis.