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INTERFERÓMETRIA EM RADARES DE ABERTURA SINTÉTICA

INTERFERÓMETRIA EM RADARES DE ABERTURA SINTÉTICA. José M. B. Dias Instituto Superior Técnico Instituto de Telecomunicações Portugal. Sumário. O Conceito de Abertura Sintética Formação de Imagem SAR Princípio de Interferometria SAR (InSAR) Geração de Interferogramas

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INTERFERÓMETRIA EM RADARES DE ABERTURA SINTÉTICA

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Presentation Transcript

  1. INTERFERÓMETRIAEM RADARES DE ABERTURA SINTÉTICA José M. B. Dias Instituto Superior Técnico Instituto de Telecomunicações Portugal IST/IT

  2. Sumário • O Conceito de Abertura Sintética • Formação de Imagem SAR • Princípio de Interferometria SAR (InSAR) • Geração de Interferogramas • Estimação de Fase Absoluta • Determinação de Mapas Digitais do Terreno IST/IT

  3. - Geometria de um Sistema de Abertura Sintética Resolução ERS-1 DRA-Airborne SAR !!!!!! IST/IT

  4. - Compressão de Impulso (Resolução Lateral) Ideia: • Enviar sinais de longa duração • Comprimi-los na recepção IST/IT

  5. - Compressão de Impulso (cont.) Modulação Linear de Frequência (chirp) [Dick, 53],[Darlington, 54] IST/IT

  6. - Resolução Azimutal • Sinal Transmitido • Sinal Recebido Atraso Ganho da antena Fase de propagação IST/IT

  7. - Resolução Azimutal (cont.) Aproximação de Fresnel Sinal Recebido Chirp • Duração: • Shirp rate: IST/IT

  8. - Resolução Azimutal (cont.) s(t) é um chirp Mas • Resolução: • Independente de r0 • Proporcional a D IST/IT

  9. - Processador de SAR (aproximaçaõ de Fresnel) Processador básico de SAR em modo Strip-Mapping Desmodulação de quadratura Chirp rate: Duração: Compressão em distância Compressão em azimute IST/IT

  10. - Presença de “range walk” e “range curvature” 3 2 1 1- Spaceborn sem movimento Dificuldade Encontrar a assinatura de um alvo no plano (r,y) 2- Spaceborn com movimento 3-Airborn sem movimento IST/IT

  11. - Metodologia 2D Recontrução de Frente de Onda IST/IT

  12. - Reconstrução de frente de onda (cont) (Aproximação de fase estacionária) Transformada de Fourier de f(x,y) IST/IT

  13. - Reconstrução de frente de onda (cont) • Estimador de F • Filtro Inverso • Filtro Adaptado IST/IT

  14. - Reconstrução de frente de onda (cont) Resposta Impulsional do filtro Adaptado IST/IT

  15. -Técnicas de Formação de Imagem • Tópicos de Investigação em SAR • Técnicas de Formação de Imagem • Diversidade na polarização • Pertubações na trajectória do sensor • Detecção/Identificação de alvos em movimento • Estimação de reflectividade • Estimação de mapas de altura-InSAR IST/IT

  16. Interferómetria SAR IST/IT

  17. Absolute Phase estimation in InSAR (Interferometric SAR) InSAR Problem: Estimate f2- f1 from signal read by s1 and s2 IST/IT

  18. Dificuldades • É apenas possível determinar módulo 2p ( é • uma função periódica de período 2p. ) • Os dados radar estão imersos em ruído (por • exemplo, ruído térmico) • O termo não é nulo devido a descorrelação • dos tipos geométrico, temporal e espacial. IST/IT

  19. Decorrelation Factors • Spatial decorrelation (misregistration) • Temporal decorrelation (scatterer displacements) • Geometric Decorrelation (finite resolution) • Electronic Noise IST/IT

  20. Geometria InSAR IST/IT

  21. Registo IST/IT

  22. Exemplo Imagem de amplitude Disparidades da imagem reamostrada IST/IT

  23. Coerência Interferograma IST/IT

  24. Histogramas da coerência Após registo fino Após registo grosso IST/IT

  25. Classical Approaches • Phase Unwrapping • Bayesian and Regularization • Take a two-step approach • Step 1: Principal phase values are inferred from noisy InSAR image pairs • Step 2: Phase is unwrapped by determining the 2p multiples Phase Unwrapping IST/IT

  26. Phase Unwrapping Methods • Path following • Phase is unwrapped through selected image paths [Goldstein et al., 88], [Lim et al., 95], [Xu et al., 95] • Minimum norm • Cast the unwrapping problem into the minimization of a Lp norm [Flyn et al., 97], [Costantini, 98], [Ghiglia et al., 94], [Ghiglia et al., 98]. IST/IT

  27. Path Following Methods - If then + and IST/IT

  28. Minimum Norm Methods Define Discrete optimization problem Exact solutions only for p = 1 [Flyn et al., 97], [Costantini, 98] Network programming algorithms IST/IT

  29. Bayesian and Regularization Enforce smoothness on the solution by including prior and/or regularization terms • Nonlinear Filtering [Leitão et al., 97], [Dias et al., 98] • Quadratic regularization [Marroquin et al., 95] IST/IT

  30. Interferogram Original Some results using classical algorithms Smoothed Interferogram IST/IT

  31. Some results (cont.) Goldstein (smooth) Flyn (smooth) Goldstein (nonsmooth) Flyn (nonsmooth) IST/IT

  32. Proposed Bayesian Approach Prior: Compound Gauss Markov Random Field [Jeng et al., 91] IST/IT

  33. ZpM - Algorithm IST/IT

  34. Results IST/IT

  35. Results Posterior density Phase error histogram IST/IT

  36. Results IST/IT

  37. Results Ramp with 0.1rad/pixel IST/IT

  38. Results IST/IT

  39. Results Estimated surface (15:15:120)+2 } truth surface (15:15:120) IST/IT

  40. Results Estimated Original IST/IT

  41. Outro Exemplo IST/IT

  42. IST/IT

  43. IST/IT

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