2
Interface Gr´ afica para Integra¸ ao do Processo de An´ alise de Imagens Oceˆ anicas do Sensor SAR Transportado em Sat´ elites Bruno da Silva Brazil * , Brunno F. Goldstein * , Luiz Mariano Carvalho , Nelson Violante-Carvalho , Felipe Marques dos Santos § . Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ, 20550-90, Campus Francisco Negr˜ ao de Lima, Rio de Janeiro, RJ E-mail: [email protected], [email protected], [email protected], violante [email protected], [email protected]. Frederico Ostriz UFRJ - PEN-COPPE Cidade Universit´ aria, Centro de Tecnologia 21945-970, Rio de Janeiro, RJ E-mail: [email protected]. Palavras-chave: Synthetic Aperture Radar, Interface, Matlab, Espectro direcional de ondas RESUMO Informa¸c˜ oes sobre as ondas do mar como altura, dire¸c˜ ao e comprimento s˜ ao de grande im- portˆ ancia para empresas petrol´ ıferas como a Petrobras. Essas informa¸ oes podem ser obtidas de diversas formas, uma delas ´ e atrav´ es da an´ alise de informa¸ oes fornecidas por radares do tipo SAR embarcados em sat´ elites (Synthetic Aperture Radar ). As informa¸ oes adquiridas por esses radares s˜ ao incompletas, sendo necess´ ario um tratamento matem´ atico e computacional para completar o espectro de alta frequˆ encia que n˜ ao ´ e capturado pelo SAR. Foi criada, em Matlab, uma interface para a an´ alise e tratamento das imagens, e para o alculo das grandezas relevantes como: espectro das ondas, altura significatica, dire¸ ao de ven- tos, etc. A interface combina diferentes ferramentas que eram utilizadas de forma independente. Ela integra em um mesmo ambiente rotinas em Matlab para a visualiza¸ ao e tratamento de ima- gens, rotinas em Java da ferramenta NEST [3] da ESA (Agˆ encia Espacial Europeia) e rotinas num´ ericas em Fortran baseadas em um algoritmo do Max-Planck Institut (MPI) [1]. Os processos s˜ ao divididos em 4 etapas: leitura e visualiza¸c˜ ao da imagem SAR, sele¸c˜ ao de uma ´ area (imagette) e visualiza¸ ao de seu espectro, execu¸ ao do algoritmo MPI [1], que calcula as altas frequˆ encias, e por fim a an´ alise do espectro direcional da ´ area selecionada. Para a leitura da imagem SAR, foram utilizadas as rotinas da ferramenta NEST [3]. Com a imagem carregada, ´ e necess´ ario selecionar uma ´ area de 512 por 512 pixels, que equivale a uma ´ area de 5 por 5km, destacada na Figura 1 em vermelho. Essa ´ area, tamb´ em chamada de imagette, ´ e utilizado como entrada na execu¸c˜ ao do algoritmo MPI [1], para gera¸ ao do espectro direcional dessa imagette. Por fim, a visualiza¸ ao do espectro direcional da ´ area selecionada ap´ os a execu¸c˜ ao do MPI pode * Instituto de Matem´ atica e Estat´ ıstica - Ciˆ encia da Computa¸ c˜ao Instituto de Matem´ atica e Estat´ ıstica - Dep. Mat. Aplicada Faculdade de Oceanografia § PPGEM-FEN, Mestrado 589 ISSN 2317-3300

Interface Gr a ca para Integra˘c~ao do Processo de An ... · Interface Gr a ca para Integra˘c~ao do Processo de An alise de Imagens Oce ... Felipe Marques dos Santosx. Universidade

  • Upload
    dinhanh

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Interface Grafica para Integracao do Processo de Analise deImagens Oceanicas do Sensor SAR Transportado em Satelites

Bruno da Silva Brazil∗, Brunno F. Goldstein∗, Luiz Mariano Carvalho†,Nelson Violante-Carvalho‡, Felipe Marques dos Santos§.

Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ,

20550-90, Campus Francisco Negrao de Lima, Rio de Janeiro, RJ

E-mail: [email protected], [email protected],

[email protected], violante [email protected], [email protected].

Frederico OstrizUFRJ - PEN-COPPE

Cidade Universitaria, Centro de Tecnologia

21945-970, Rio de Janeiro, RJ

E-mail: [email protected].

Palavras-chave: Synthetic Aperture Radar, Interface, Matlab, Espectro direcional de ondas

RESUMO

Informacoes sobre as ondas do mar como altura, direcao e comprimento sao de grande im-portancia para empresas petrolıferas como a Petrobras. Essas informacoes podem ser obtidasde diversas formas, uma delas e atraves da analise de informacoes fornecidas por radares dotipo SAR embarcados em satelites (Synthetic Aperture Radar). As informacoes adquiridas poresses radares sao incompletas, sendo necessario um tratamento matematico e computacionalpara completar o espectro de alta frequencia que nao e capturado pelo SAR.

Foi criada, em Matlab, uma interface para a analise e tratamento das imagens, e para ocalculo das grandezas relevantes como: espectro das ondas, altura significatica, direcao de ven-tos, etc. A interface combina diferentes ferramentas que eram utilizadas de forma independente.Ela integra em um mesmo ambiente rotinas em Matlab para a visualizacao e tratamento de ima-gens, rotinas em Java da ferramenta NEST [3] da ESA (Agencia Espacial Europeia) e rotinasnumericas em Fortran baseadas em um algoritmo do Max-Planck Institut (MPI) [1].

Os processos sao divididos em 4 etapas: leitura e visualizacao da imagem SAR, selecao deuma area (imagette) e visualizacao de seu espectro, execucao do algoritmo MPI [1], que calculaas altas frequencias, e por fim a analise do espectro direcional da area selecionada. Para a leiturada imagem SAR, foram utilizadas as rotinas da ferramenta NEST [3]. Com a imagem carregada,e necessario selecionar uma area de 512 por 512 pixels, que equivale a uma area de 5 por 5km,destacada na Figura 1 em vermelho. Essa area, tambem chamada de imagette, e utilizado comoentrada na execucao do algoritmo MPI [1], para geracao do espectro direcional dessa imagette.Por fim, a visualizacao do espectro direcional da area selecionada apos a execucao do MPI pode

∗Instituto de Matematica e Estatıstica - Ciencia da Computacao†Instituto de Matematica e Estatıstica - Dep. Mat. Aplicada‡Faculdade de Oceanografia§PPGEM-FEN, Mestrado

589

ISSN 2317-3300

ser realizada e informacoes como direcao de propagacao, altura significativa e comprimento deonda podem ser analisadas.

Novas funcionalidades estao em fase de conclusao e incluem extracao do campo de ventose deteccao de manchas de oleo e navios nas imagens. Futuras implementacoes incluirao acessoa bancos de dados externos de imagens SAR e mudanca para a linguagem Java, possibilitandouma maior portabilidade e maior integracao com novas tecnologias.

Mais informacoes sobre o processo de captura da imagem, metodos utilizados no algoritmoMPI [1] e analise dos dados podem ser encontrados em [2] e [4].

Figura 1: Tela inicial da inteface, onde a imagem SAR e carregada e visualizada. A esquerda a imagem

SAR de 100 por 100km de Monterey Bay - California, EUA. A direita a area de controle, para selecao

de novas imagens ou imagens carregadas anteriormente e botoes para selecao do imagette e execucao do

MPI.

Referencias

[1] Hasselmann, S., C. Bruning, K. Hasselmann, and P. Heimbach: An improved algorithm forthe retrieval of ocean wave spectra from synthetic aperture radar image spectra. Journal ofGeophysical Research, Vol. 101, No. C7, pp. 16,615 - 16,629, 1996.

[2] Ian S. Robinson. Measuring the Oceans from Space:The principles and methods of satelliteoceanography. Praxis Publishing Ltd, 2004.

[3] Array Systems Computing Inc. The Next ESA SAR Toolbox. http://www.array.ca/nest/tiki-index.php .

[4] N. Violante-Carvalho, K. Rizopoulou, L. M. Carvalho and B. Goldstein (2010). Sobre osMecanismos de Imageamento do Radar de Abertura Sintetica SAR para a Estimacao doEspectro Direcional de Ondas Geradas pelo Vento. Revista Brasileira de Geofısica, 28(4):593-607

590

ISSN 2317-3300