dc.creator | Pereira, Murilo Sagrillo | |
dc.date.accessioned | 2023-05-08T14:15:26Z | |
dc.date.available | 2023-05-08T14:15:26Z | |
dc.date.issued | 2023-03-07 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28999 | |
dc.description.abstract | The study and correct interpretation of Synthetic Aperture Radar (SAR) images are relevant
in the context of remote sensing and can be of great value to civil and military interests. This
thesis addresses aspects of modeling and monitoring SAR images. More specifically, into three independent self-contained articles, new statistical models for modeling SAR images are
introduced, as well as tools for detecting anomalies, based on probabilistic models. The first
article introduces the concept of control charts for detecting anomalies in digital images. It is
based on a reparameterization of the Burr XII distribution. This distribution has, as particular
cases, usual models for SAR images in the intensity and amplitude format: the single-look G
0
I
and single-look G
0
A
distributions. Several properties and statistical measures useful for describing SAR images are presented. Through numerical studies on simulated and real images, it
is shown that the proposed control chart is potentially useful for detecting anomalies in SAR
images. More importantly, it presents the lowest occurrence of false alarms compared to analogous applications of other distributions in the context of SAR. Articles 2 and 3 introduce new
probability distributions for modeling SAR images. The area of knowledge related to proposing
probability models has been extensively investigated. However, to the best of our knowledge,
it is not fully explored in the context of SAR images. Article 2 introduces the exponentiated
transmuted-inverted beta distribution (ET-IB). It is a generalization of the inverted beta distribution, an important texture model among the well-known multiplicative models for SAR images.
Properties are presented, such as measures based on the quantiles of the distribution: median,
skewness, and kurtosis coefficients. Next, simulation studies and applications to real data are
carried out, showing the potential of the ET-IB distribution for modeling amplitude-format images from forest and ocean regions. In article 3 an approximation to the G
0
A
distribution, called
distribution LA, is proposed. The G
0
A
distribution is known as the universal model for modeling
SAR images in amplitude format. However, it has some analytical limitations. Our proposal
is an analytically more tractable alternative since it does not present any special function in
its probability density, cumulative distribution, and quantile functions. This tractability is useful for proposing remote sensing tools based on distribution quantiles, as well as for real-time
applications. Several useful measures are calculated and presented, all without analytical limitations, for describing SAR images related to central tendency, variability, and density shape.
Still, such measures’ behavior is verified in the face of the variation of the parameters that index
the distribution. Finally, numerical studies are conducted to compare the performance of the G
0
A
and LA distributions. Images referring to regions of forest, ocean, urban, industrial, vegetation,
and railways are considered. In general, the results show a better performance of the LA distribution. It is expected that the contributions of this thesis can be helpful in future studies and
applications related to the context of remote sensing. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Detecção de anomalias | por |
dc.subject | Distribuição de probabilidade | por |
dc.subject | Gráfico de controle | por |
dc.subject | Observação da Terra | por |
dc.subject | Anomaly detection | eng |
dc.subject | Control chart | eng |
dc.subject | Earth observation | eng |
dc.subject | Probability distribution | eng |
dc.title | Novos modelos estatísticos para processamento e monitoramento de imagens de radar de abertura sintética | por |
dc.title.alternative | New statistical models for processing and monitoring synthetic aperture radar images | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | O estudo e a correta interpretação de imagens de radar de abertura sintética (SAR, do inglês
Synthetic Aperture Radar) possuem relevância no contexto de sensoriamento remoto e podem
ser de grande valor para interesses civis e militares. Esta tese aborda aspectos sobre modelagem e monitoramento de imagens SAR. Mais especificamente, em três artigos autocontidos
independentes, são introduzidos novos modelos estatísticos para modelagem de imagens SAR,
assim como ferramentas para detecção de anomalias, baseadas em modelos probabilísticos.
O primeiro artigo introduz o conceito de gráficos de controle para detecção de anomalias em
imagens digitais. Ele é baseado em uma proposta de reparametrização da distribuição Burr
XII. Essa distribuição tem, como casos particulares, importantes modelos usuais para imagens
SAR no formato de intensidade e amplitude: as distribuições single-look G
0
I
e single-look G
0
A
.
São apresentadas diversas propriedades e medidas estatísticas úteis para descrição de imagens
SAR. Por meio de estudos numéricos em imagens simuladas e reais, é mostrado que o gráfico de controle proposto é potencialmente útil para detectar anomalias em imagens SAR e,
mais importante, apresenta a menor ocorrência de falsos alvos detectados, quando comparado
a aplicações análogas de outras distribuições usuais no contexto de SAR. Nos artigos 2 e 3, são
introduzidas novas distribuições de probabilidade para modelagem de imagens SAR. A área do
conhecimento relativa à proposição de modelos de probabilidade tem sido bastante investigada.
Entretanto, ao melhor de nosso conhecimento, a mesma não é totalmente explorada no contexto
de imagens SAR. O artigo 2 introduz a distribuição beta invertida transmutada exponencializada
(ET-IB). Trata-se de uma generalização da distribuição beta invertida, um importante modelo
de textura em modelos multiplicativos para imagens SAR. São apresentadas propriedades com
base nos quantis da distribuição: mediana e coeficientes de assimetria e curtose. Na sequência,
estudos de simulação e aplicações a dados reais são realizados, mostrando o potencial da distribuição ET-IB para modelagem de imagens em formato de amplitude provenientes de regiões de
floresta e oceano. No artigo 3 uma aproximação à distribuição G
0
A
, denominada distribuição LA,
é proposta. A distribuição G
0
A
é conhecida como modelo universal para modelagem de imagens
SAR em formato de amplitude. Entretanto, possui algumas limitações analíticas. O modelo
LA é uma alternativa analiticamente mais tratável, uma vez que não apresenta nenhuma função
especial em sua função densidade de probabilidade, função distribuição acumulada e função
quantílica. Isso é útil para a proposta de ferramentas de sensoriamento remoto baseadas nos
quantis da distribuição, assim como para aplicações em tempo real. São calculadas e apresentadas diversas medidas úteis, todas sem limitações analíticas, para descrição de imagens SAR,
relacionadas a tendência central, variabilidade e forma da densidade. Ainda, é verificado o
comportamento de tais medidas diante da variação dos parâmetros que indexam a distribuição.Por fim, estudos numéricos são conduzidos visando comparar o desempenho das distribuições
G
0
A
e LA. São consideradas imagens simuladas e reais referentes a regiões de floresta, oceano,
urbana, industrias, vegetação e ferrovias. Os resultados mostram um melhor desempenho da
distribuição LA. Espera-se que as contribuições desta tese possam auxiliar futuros estudos e
aplicações relacionadas ao contexto de sensoriamento remoto. | por |
dc.contributor.advisor1 | Bayer, Fabio Mariano | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9904863693302949 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Guerra, Renata Rojas | |
dc.contributor.referee1 | Ramirez, Fernando Arturo Peña | |
dc.contributor.referee2 | Palm, Bruna Gregory | |
dc.contributor.referee3 | Frery, Alejandro | |
dc.contributor.referee4 | Silva, Paulo Henrique Ferreira da | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3382360478141721 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia de Produção | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |