Redução de Ruídos Speckle no Mapeamento de Estruturas Lineares Submarinas em Imagens de Sonar de Abertura Sintética

  • Victor Hugo Fernandes Colégio Técnico da UFRRJ
  • Nilcilene das Graças Medeiros Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil
  • Dalto Domingos Rodrigues Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil
  • Arthur Ayres Neto Universidade Federal Fluminense, UFF Centro de Estudos Gerais
  • Júlio César de Oliveira Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil
Palavras-chave: Sonar de Abertura Sintética, ruído speckle

Resumo

A utilização do sonar de abertura sintética no levantamento hidrográfico com veículo autônomo subaquático tem possibilitado o mapeamento de pequenos objetos em grandes profundidades. As imagens de sonar obtidas a partir desse levantamento podem ser de alta resolução espacial devido à tecnologia de abertura sintética e à aproximação do veículo com o alvo de interesse. Apesar disso, as imagens são altamente prejudicadas por um ruído multiplicativo granular, chamado ruído speckle, que dificulta a implementação de métodos de identificação dos objetos de modo automatizado. O objetivo desse trabalho foi avaliar quantitativa e qualitativamente a redução do ruído speckle, bem como o aumento do contraste de feições de estruturas lineares submarinas, dutos e cabos, associadas ao transporte de óleo e gás em imagens do sonar de abertura sintética com uso de técnicas de realce de imagem. Foram utilizadas duas imagens adquiridas pelo High Resolution Interferometric Synthetic Aperture Sonar 1030 da Kongsberg, com resolução espacial de 4x4 cm e resolução radiométrica de 8 bits. Α partir dos resultados, pôde-se verificar que os ruídos speckle tiveram redução significativa de 14,4% e 6,9%, e ganho discreto de 0,2% e 1,2% para cada imagem, respectivamente, no realce das feições lineares referentes às áreas de estudo. Dessa forma, concluiu-se que o uso de funções de realce de imagens, não somente o uso de uma função e sim o uso de um conjunto de técnicas devidamente ordenadas, é uma opção considerável na redução dos ruídos speckle e na melhora da definição dos objetos de interesse em imagens sonar de abertura sintética, permitindo, assim, processamentos semiautomatizados mais rápidos e eficazes de extração de feições.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Victor Hugo Fernandes, Colégio Técnico da UFRRJ

Victor Hugo Fernandes. Técnico Agrícola pelo Colégio Técnico da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ) de 1998 a 2000. Graduado em Engenharia de Agrimensura pela UFRRJ de 2001 a 2006. Mestre em Engenharia da Computação com área de concentração em Geomática pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro com ênfase em mapeamento de parques ambientais de 2008 a 2010. Doutor em Engenharia Civil com área de concentração em Informações Espaciais pela Universidade Federal de Viçosa com ênfase em levantamentos hidrográficos de 2018. Analista de desenvolvimento e reforma agrário pelo Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA) de 2006 a 2010. Desenvolvendo projetos de assentamentos, desapropriação, levantamento geodésico e topográfico, regularização fundiária, elaboração e edição de normas, demarcação de áreas de quilombola e perícias técnicas. Professor do Colégio Técnico da UFRRJ no curso de técnico em agrimensura de 2010 a atual. Mapeamento com estação total, receptores GNSS (Global Navigation Satellite Systems), levantamento batimétrico e levantamento hidrográfico.

Nilcilene das Graças Medeiros, Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil
possui graduação em Engenharia Cartográfica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2000), mestrado em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2003) e doutorado em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2007). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal de Viçosa. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto, Fotogrametria e Processamento de Imagens atuando principalmente nos seguintes temas: Orientação Exterior de Imagens, Segmentação Morfológica, Imagens Orbitais.
Dalto Domingos Rodrigues, Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil
Possui graduação em Engenharia de Agrimensura pela Universidade Federal de Viçosa (1983), mestrado em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná (1989) e doutorado em Engenharia de Transportes (Informações Espaciais) pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2002). Atualmente é professor Associado da Universidade Federal de Viçosa, Departamento de Engenharia Civil. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Engenharia de Agrimensura, atuando principalmente nos seguintes temas: Topografia, Ajustamento de observações, Geodésia, Batimetria e Fotogrametria.
Arthur Ayres Neto, Universidade Federal Fluminense, UFF Centro de Estudos Gerais
Possui graduação em geologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro(1988), especialização em Geologia e Geofísica Marinha pela Universidade Federal Fluminense(1991), mestrado em Geologia e Geofísica Marinha pela Universidade Federal Fluminense(1994), doutorado em Geofisica pela Christian-Albrechts Universitaet zu Kiel(1999) e pós-doutorado pela Université Libre de Bruxelles(2012). Atualmente é Revisor de periódico da Revista Brasileira de Geofísica, Associado 1 da Universidade Federal Fluminense, Revisor de periódico da Marine Georesources & Geotechnology, Revisor de projeto de fomento do Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Revisor de periódico da Chinese Journal of Oceanology and Limnology, Membro de comitê assessor da Agência Nacional de Petróleo, Revisor de periódico da Geo-Marine Letters, Revisor de periódico da Ocean Engineering e Revisor de periódico da Revista Brasileira de Cartografia (Impresso). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geofísica. Atuando principalmente nos seguintes temas:engenharia, meio ambiente, geofísica marinha, sedimentos. 
Júlio César de Oliveira, Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil
Possui graduação em Engenharia de Agrimensura pela Universidade Federal de Viçosa (2000) e mestrado e doutorado em Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2014). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal de Viçosa. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto, atuando principalmente nos seguintes temas: sensoriamento remoto, SIG, mapeamento terrestre.

Referências

ABREU, E. S., FONSECA, L. M. G., SANTOS, C. P. F., & Ribeiro, V. O.. CLOUD Detection Tool. Uma ferramenta para a detecção de nuvens e sombras em imagens de satélite. In: Anais do XVI Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, p. 4234-4241, 2013.

BUEMI, M. E.; FRERY, A. C.; RAMOS, H. S. Speckle reduction with adaptive stack filters. Pattern Recognition Letters, v. 36, p. 281-287, 2014.

CHAILLAN, F.; FRASCHINI, C.; COURMONTAGNE, Philippe. Speckle noise reduction in SAS imagery. Signal Processing, v. 87, n. 4, p. 762-781, 2007.

CHANUSSOT, J.; MAUSSANG, F.c; H

FACON, J. Morfologia Matemática: Teorias e Aplicações. Curitiba: Editora Universitária Champagnat da Pontifícia Universidade Católica do Paraná. 1996. 320p.

FRERY, A. C.; SANT

FROST, V. S.; STILES, J. A.; SHANMUGAN, K. S.; HOLTZMAN. A model for radar images and its application to adaptive digital filtering of multiplicative noise. IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, n. 2, p. 157-166, 1982.

HEYGSTER, G. Rank filters in digital image processing. Computer Graphics and Image Processing, v. 19, n. 2, p. 148-164, 1982.

HURT

MELO, J.; MATOS, A. Survey on advances on terrain based navigation for autonomous underwater vehicles. Ocean Engineering, v. 139, p. 250-264, 2017.

KANG, G. Digital image processing. Quest, vol. 1, Autumn 1977, p. 2-20., v. 1, p. 2-20, 1977.

KUAN, D.; SAWCHUK, A.; STRAND, T.; CHAVEL, P. Adaptive restoration of images with speckle. IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, v. 35, n. 3, p. 373-383, 1987.

LEE, J. Digital image enhancement and noise filtering by use of local statistics. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, n. 2, p. 165-168, 1980.

LEPORTIER, T.; PARK, M. Filter for speckle noise reduction based on compressive sensing. Optical Engineering, v. 55, n. 12, p. 121724-121724, 2016.

MEDEIROS, N.; SILVA, E. A.; NOGUEIRA, J. R. Segmentação morfológica de imagens utilizando o gradiente morfológico multi-escala. Revista Brasileira de Cartografia, n. 54, 2002.

PAN, X., CHEN, Q., XU, W., LI, J., e Sun, F. Shallow-water wideband low-frequency synthetic aperture sonar for an autonomous underwater vehicle. Ocean Engineering, v. 118, p. 117-129, 2016.

SANT

SERRA, J. Image analysis and mathematical morphology. London: Academic Press, 1982.610 p.

SOILLE, P. Morphological Image Analysis: Principles and Applications. 2. ed. Berlin: Springer, 2003. 392 p.

TSO, B.; MATHER, P. Classification methods for remotely sensed data. 2. ed. Boca Raton: CRC press, 2009.

Publicado
2019-03-29
Como Citar
FERNANDES, V. H.; MEDEIROS, N. DAS G.; RODRIGUES, D. D.; AYRES NETO, A.; DE OLIVEIRA, J. C. Redução de Ruídos Speckle no Mapeamento de Estruturas Lineares Submarinas em Imagens de Sonar de Abertura Sintética. Revista Brasileira de Cartografia, v. 71, n. 1, p. 54-74, 29 mar. 2019.
Seção
Artigos Originais