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Elaborazione delle immagini radar
P. Lombardo – Dip. INFOCOM, Univ. di Roma “La Sapienza” INTRO – 1
Elaborazione delle Immagini Radar
Pierfrancesco Lombardo
– Tel: 06- 44585472 (interno 25-472)– E-mail: [email protected]
Elaborazione delle immagini radar
P. Lombardo – Dip. INFOCOM, Univ. di Roma “La Sapienza” INTRO – 2
•Parte I: Formazione delle immagini Radar
- il principio di formazione delle immagini SAR- la migrazione in distanza e le tecniche di compensazione- moto della piattaforma, stima del centroide Doppler e autofocus- calibrazione e ortorettificazione delle immagini SAR
•Parte II: Estrazione di informazioni dalle immagini Radar
- statistica delle immagini SAR e speckle noise- tecniche di despeckling- tecniche di segmentazione per immagini SAR- tecniche di classificazione di immagini SAR
•Parte III: Elaborazione delle immagini SAR multi-dimensionali
- elaborazione di immagini SAR polarimetriche- elaborazione di immagini SAR multitemporali & change detection- data fusion con immagini raccolte da altri sensori (SAR & opical/IR)- principi di interferometria SAR- rivelazione di bersagli in immagini SAR
Programma del corso
Elaborazione delle immagini radar
P. Lombardo – Dip. INFOCOM, Univ. di Roma “La Sapienza” INTRO – 3
Parte I: il principio di formazione delle immagini SAR
R0
h
R(x)
x negative Doppler
positive Doppler
R0h
R(x)
x
Radar ad Apertura SinteticaSynthetic Aperture Radar (SAR)
Frequenza Doppler funzione del tempo
Elaborazione delle immagini radar
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From:C.J. Oliver, S. Quegan,”Understanding Synthetic Aperture Radar Images”, Artech House, 1998
Parte I: Esempio di immagine SAR da aereo
Elaborazione delle immagini radar
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Parte I: Esempio di immagine SAR da UAV
www.fas.org
TESAR
Pentagon
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Parte I: Esempio di immagine SAR da Satellite
• SIR-C images of the town of Pavia• C and L band• Fully polarimetric (Standard MLC format)• Incidence angle at image center 44.4°
N
• Ground truth from a Technical Regional Map:Water
Agricultural areaUrban area
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∑=
=N
k
ik
i keAAe1
φφ
Parte II: lo speckle nelle immagini SAR
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Parte II: tecniche di despeckling
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Parte II: tecniche di segmentazione
Elaborazione delle immagini radar
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2. Minimum Distance calculations: Each pixel is associated with closest mean
Parte II: Image Classification
.
Band 1
Ban
d 2
..... . ..
..
.. .
.
.
.
.
...
. .... .
..
..
.. ....
.. ..
. .. . .
...... .
.. ......
..... . .
..
.
.. ..
. . ...... . .
. .
.
. .
.
Cluster Means1. Means are initialized along diagonal
3. New mean calculated for each cluster and means migrate to new locations
1
2
4. Iterations continue until convergence or maximum iterations is reached
5. Each cluster associated with a value. Each pixel given this value
2
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Parte II: Supervised Classification
Elaborazione delle immagini radar
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Parte III: Change Detection
• Requires temporal datasets1987 1997
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Parte III: Change Detection (II)
Changes automatically
identified
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From:C.J. Oliver, S. Quegan,”Understanding Synthetic Aperture Radar Images”, Artech House, 1998
Parte III: Elaborazione di imagini SAR polarimetriche
Elaborazione delle immagini radar
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This is the first calibrated, multi-frequency, multi-polarization spaceborne radar image of the seasonal sea-ice cover in the Weddell Sea, Antarctica. The multi-channel data provide scientists with details about the ice pack they cannot see any other way and indicates that the large expanse of sea-ice is, in fact, comprised of many smaller rounded ice floes, shown in blue-gray. These data are particularly useful in helping scientists estimate the thickness of the ice cover which is often extremely difficult to measure with other remote sensing systems. This image is produced by overlaying three channels of radar data in the following colors: red (C-band, HH-polarization), green (L-band HV-polarization), and blue (L-band, HH-polarization).
From: NASA/JPL ImagingRadar Home Page
http://southprt.jpl.nasa.gov
Parte III: Esempio diWeddel Sea-Ice Monitoring SIR-C
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SIR-C Oberpfaffenhofen
From: NASA/JPL ImagingRadar Home Page
http://southprt.jpl.nasa.gov
Parte III: SIR-C Multipol SAR image of Land cover
Elaborazione delle immagini radar
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SIR-C Flevoland
From: NASA/JPL ImagingRadar Home Page
http://southprt.jpl.nasa.gov
Parte III: SIR-C Image of urban and agricultural areas
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Vesuvius, Italy
Due to the violent eruptive style and proximity to populated areas, Vesuvius has been named by the international scientific community as one of fifteen Decade Volcanoes which are being intensively studied during the 1990s. This image was acquired on April 15, 1994 by the Spaceborne Imaging Radar-C/X-Band Synthetic Aperture Radar (SIR-C/X-SAR) aboard the Space Shuttle Endeavour. SIR-C/X-SAR, a joint mission of the German, Italian and the United States space agencies, is part of NASA's Mission to Planet Earth.
Parte III: Mt. Vesuvius - SIR-C polarimetric
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Parte III: Data Fusion
SAR
Day 1
Day 2
Multiband opticalOptical images provide
good classification accuracies, but
multitemporal sequences are unlikely to be available (depends on atmospheric
conditions). Consequently, it is difficult to identify changes in the observed
area
Single-channel SAR images do not yield satisfactory classification accuracies, but the
availability of long sequences allows to identify changes
Multisensor image fusionto retain
the advantages of both
Multisensor image fusionto retain
the advantages of both
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Agricultural and forested area in Northern Italy Agricultural and forested area in Northern Italy –– images collected in May 1994images collected in May 1994
ERS PRIERS PRI
LandsatLandsat TM band 5TM band 5
Parte III: Data Fusion
Elaborazione delle immagini radar
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7
6
5
4
3
2
1
classification results ground truth
classes 2, 3 and 5 correctly classified
Parte III: Data Fusion
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Parte III: Interferometria SAR
www.sandia.gov
The Rapid Terrain Visualization (RTV) interferometric synthetic aperture radar sensor was designed and developed by Sandia National Laboratories for the Joint Precision Demonstration Project Office of the United States Army (Intelligence, Electronic Warfare & Sensors PEO). This radar provides the ability to generate highly accurate map products in real-time, including digital elevation models (DEMs), orthorectified SAR images, as well as a measure of the data quality.
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P. Lombardo – Dip. INFOCOM, Univ. di Roma “La Sapienza” INTRO – 23
Parte III: Target detection and recognition
Elaborazione delle immagini radar
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Parte III: Target discrimination
Clutter scene from the MSTAR database
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Parte III: Targets embedded in non-homogeneous clutter
PR detections
Two-parameter detections
Chip targets inserted intoclutter scenes
Performance of the Power Ratio and the
two-parameter schemes
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SAR images of the seaSAR images of the sea
Quick look ERS-2 images (a)
(c)
(c)
(b)
(d)
(e)
Low resolution SIR-C image
(f)
Parte III: Ship Target ATR
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dual antennaalong track
Parte III: SAR moving target imaging
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From FFM-FGANJ. Ender
AntennaArray
Parte III: SAR moving target detection