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 Introducción al tratamiento de imágenes radar  Borja Vaquero Ventura Introducción al tratamiento de imágenes radar Borja V aquero V entura

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Introducción al tratamiento de imágenes radar

! ! ! ! ! ! ! ! !  

! ! ! ! ! ! ! ! !   Borja Vaquero Ventura

Introducción al tratamiento de imágenes radar ! ! Borja Vaquero Ventura

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RADAR POLARIMÉTRICO

La primera parte de esta práctica estará dedicada al tratamiento de imágenes radarpolarimétricas. Para ello haremos uso de imágenes AIRSAR de dos zonas de estudio:Castilla-La Mancha y Flevoland (Holanda).

CÓMO LEER EL ENCABEZADO (HEADER) DE LA IMAGENEl primer paso antes de trabajar con una imagen es conocer las características de lamisma. Esta información está almacenada en el encabezado o header. En el caso de lasimágenes AIRSAR el header se encuentra al principio del archivo bruto escrito comotexto. ENVI tiene un utilidad para leer este header.

! 1. Identifica para cada archivo los siguientes datos:

! ! - Tamaño de la imagen (número de filas y columnas)

! ! - Fecha y hora de adquisisión de la imagen.

! ! - Frecuencia de la imagen (C, L o P)

! ! - Latitud y longitud del lugar.

! ! - Variación del ángulo de observación (look angle) en la imagen.

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1.-Sinterización de las polarizaciones lineales más comunes (HH, HV y VV).

A partir del programa Envi sintetizamos la imagen Flev116-1A-C de la zona Flevoland(Holanda). Obtenemos las combinaciones de polarizaciones lineales emitidas y recibidasmás comunes (HH, HV y VV).

Al realizar las composiciones RGB de las polarizaciones HH, HV y VV se obtiene lasiguiente imagen:

Imagen 1. Composición RGB- zona Flevoland (Holanda).

El near reange corresponde a la porción de la imagen comprendida entra la esquinasuperior derecha hasta la esquina inferior izquierda.

A continuación repetimos el mismo proceso pero con las imágenes de Castilla la Mancha,sintetizaremos las tres bandas C, L y P.

Imagen 2. RGB de la polarización VV en banda C, L y P.(Castilla la Mancha).

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1.1. Sintetización de otras polarizaciones.

Obtendremos a continuación las imágenes correspondientes a las polarizacionescirculares RR, LL y RL para la imagen Flev116-1A-C.

Imagen 3. Datos utilizados para la creación de las polarizaciones circulares.

Imagen 4. RGB(HH, HV y VV) Imagen 5. RGB (RR, RL y LL)

En la imagen 5 se puede observar más detalles de los campos que en la imagen 4

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2.-Firmas de Polarización.

Elegimos las ROIS de la siguiente imagen y obtenemos las signaturas de polarización co-polarizadas y cros-polarizadas correspondientes a estas ROI, donde se observa quesegún el tipo de suelo obtenemos una diferente firma de polarización.

Imagen 6. Las ROIS empleadas

Imagen 7. Características de las ROI

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Región 1. (ROI blanca):

Imagen 8. Co - polarizada ! Cross - polarizada

Región 2 (ROI Negro):

Imagen 9. Co - polarizada ! Cross - polarizada

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Región 3. (ROI Rojo).

Imagen 9. Co - polarizada ! Cross - polarizada

Región 4.(ROI rosa)

Imagen 10. Co - polarizada ! Cross - polarizada

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Región 5.(ROI Verde)

Imagen 11. Co - polarizada ! Cross - polarizada

Imagen 12. Estadísticas de las ROI

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3.- Corrección de slant a ground range.

Al realizar la conversión de slant range a ground range de la imagen Flev116-1A-C seobtiene la siguiente imagen.

En la imagen se observa que el tamaño delos pixeles es uniforme.

Imagen 13. Imagen Flev116-1A- C corregida

Imagen 14. Imagen de Castilla la Mancha corregida

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4.- Obtención de un mapa de ángulos.

Las imágenes tomadas por el sensor de un avión toma medidas con ángulos deincidencia muy diferentes, por tanto el rango de variación angular es muy grande para elcaso de AIRSAR.

Desde Envi se calcula el mapa de ángulos de incidencia, suponiendo una topografíaplana y se obtiene la siguiente imagen:

Imagen 15. Ángulos de incidencia

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5.-Filtrado de SPEKCLE.

Se aplica varios filtros para tratar de paliar el efecto de Spekcle. Aplicaremos los filtrosLee, Lee Enhanced, Frost y Gamma a la imagen Flev116-1A-C en polarización HH.

Imagen 16. Filtro Lee! ! ! ! Imagen 17. Filtro Lee Enhanced

Imagen 18. Filtro Frost! ! ! ! Imagen 19. Filtro Gamma

Conforme vamos variando los filtros se va suavizando la imagen, se pierde contraste y segana más brillo en la imagen desapareciendo paulatinamente el efecto de granulado, apartir de aplicar el filtro lee enhanced se aprecian mejor los resultados.

Para obtener mejores resultados habría que aplicar varios filtros a la vez.

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6.- Escala decibélica y escala lineal.

Definimos ahora varias ROI (10) en la imagen Flev116-1A-C y extraemos el valor mediodel backscattering HV y VV medido en escala lineal, convertimos estos valores a dB .

LINEAL

Rois 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

HH 0,423124 0,07683 0,57495 0,25844 0,50422 0,15959 0,08226 0,58473 0,09148 0,43184

VV 0,453031 0,08704 0,51594 0,19921 0,38734 0,31142 0,08964 0,54876 0,19552 0,52246

HV 0,15344 0,01642 0,09618 0,04306 0,1622 0,02754 0,01414 0,18249 0,02074 0,1568

TP 0,295788 0,04918 0,32136 0,13594 0,30412 0,13152 0,05005 0,37557 0,08212 0,31716

DECIBELI A

Rois 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

HH -3,73532 -11,145 -2,4037 -5,8763 -2,9738 -7,9699 -10,848 -2,3305 -10,387 -3,6468

VV -3,43872 -10,603 -2,874 -7,0069 -4,1191 -5,0665 -10,475 -2,6062 -7,0882 -2,8194

HV -8,14061 -17,847 -10,169 -13,659 -7,8995 -15,6 -18,495 -7,3875 -16,832 -8,0465

TP -5,29019 -13,082 -4,9301 -8,6664 -5,1696 -8,8099 -13,006 -4,2531 -10,856 -4,9872

Datosdirectos

Rois 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

HH -3,92447 -11,343 -2,5718 -6,0718 -3,1857 -8,1801 -11,029 -2,5233 -10,593 -3,8415HV -8,32087 -18,095 -10,38 -13,862 -8,1074 -15,846 -18,689 -7,5978 -17,057 -8,2539

VV -3,63886 -10,823 -3,044 -7,217 -4,314 -5,4479 -10,679 -2,8154 -7,3648 -3,0362

Se observa que no se Obtiene el mismo resultado si primero se convierte cada pixel de laimagen a dB.

-20

-15

-10

-5

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ROIS

VV HV

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