Detecção de alvos na superfície do mar utilizando imagens SAR orbitais

• Main Author: Rafael Lemos Paes
• Publication Date: 2009
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Download full: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/08.07.05.29

A detecção de alvos na superfície do mar reveste-se de grande importância para a segurança nacional, uma vez que as águas territoriais brasileiras são as portas de entrada para milhares de navios estrangeiros todos os anos, representando a quase totalidade do comércio internacional brasileiro. Porém, devido ao tamanho da costa brasileira aproximadamente 7.500 km torna-se inviável a patrulha de todo o litoral por navios da Marinha do Brasil (MB) e aeronaves da Força Aérea Brasileira (FAB). Neste contexto, insere-se o Sensoriamento Remoto. O Sensoriamento Remoto orbital ativo e imageador devido ser pouco susceptível às condições atmosféricas e de independer de iluminação solar para realizar o imageamento, é a uma ferramenta muito útil capaz prover resolução temporal e espacial para a aquisição sistemática de dados que permitam controlar as Águas Jurisdicionais Brasileiras a um relativo baixo custo e de forma a otimizar a utilização de meios das Forças Armadas. O grande contraste gerado entre o relativo baixo retorno do sinal retroespalhado da água em direção ao sensor e os altos valores dos sinais relacionados aos alvos facilita a detecção de navios na superfície do mar. Contudo, existem algumas etapas de pré-processamento necessárias para eliminar ou reduzir o ruído de background a fim de facilitar a detecção. O objetivo desta pesquisa é verificar os conceitos estabelecidos na literatura quanto à detecção de alvos na superfície do mar através da intensidade do sinal retroespalhado. Pretende-se, ainda, verificar a adequação da distribuição K como modelo estatístico da região oceânica. Foram utilizadas imagens de 04 satélites: Cosmo-Skymed; Envisat; Radarsat-1; TerraSAR-X. O modo Scansar foi utilizado nos dados de todos os satélites, porém os mesmos possuem diferentes resoluções espaciais. Um algoritmo detector baseado no conceito da Taxa Constante de Falso Alarme (Constant False Alarm Rate CFAR) foi implementado e aplicado com intiuito de estabelecer um valor-limiar indicativo da separação entre os valores relativos ao oceâno (clutter) e àqueles dos alvos. Tal limiar foi determinado em função de uma pré-estabelecida probabilidade de falso alarme. Após as detecções, as informações de verdade de campo foram comparadas com os possíveis alvos apontados pelo detector. Por fim, o desempenho das detecções foi relativizado através de uma figura-de-mérito que considera os alvos corretamente detectados, os falsos alarmes e as detecções perdidas. Os conceitos estabelecidos na literatura foram verificados nos dados utilizados, inclusive aqueles relacionados à banda X, dos satélites Cosmo-Skymed e TerraSAR-X. O detector CFAR mostrou-se robusto estatisticamente, apresentando médio desempenho geral de 83,52%. Foi possível se mostrar que a distribuição K se ajusta adequadamente aos dados e que o desempenho do detector depende fortemente de uma correta estimação de seus parâmetros estatísticos.