پایش پویای سطح زمین با تشکیل ویدیوی رنگی با استفاده از ویژگی قطبش در داده رادار روزنه مصنوعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه پژوهشی فیبر نوری، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

2 گروه آموزشی مخابرات و الکترونیک – دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر – دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته - کرمان - ایران

10.22034/jasp.2025.66482.1270

چکیده

یکی از ویژگی‌های امواج مورد استفاده در رادار روزنه مصنوعی (SAR)، قطبش این امواج است. در فرایند بازتابش امواج از اشیای مختلف، ویژگی قطبش موج برخوردی و بازتابی، می تواند آشکارکننده برخی ویژگی‌های هندسی و فیزیکی اشیا باشد؛ لذا در رادار روزنه مصنوعی قطبش‌سنجی (PolSAR)، این ویژگی به کار گرفته می‌شود. این پژوهش یک رویکرد جدید برای تولید تصاویر و ویدیوی رنگی با رنگ کاذب با استفاده از ویژگی قطبش امواج ارائه می‌دهد. در روش پیشنهادی، در ابتدا با استفاده از داده واقعی یک سامانه SAR در سه قطبش مختلف و به‌کارگیری الگوریتم تشکیل تصویر قالب قطبی (PFA)، سه تصویر جداگانه از صحنه تشکیل می‌شود. سپس با تخصیص رنگ با استفاده از روش‌های مختلف تجزیه ماتریس پراکنش یک تصویر رنگی حاصل شده و به منظور تنظیم سطح روشنایی و کنتراست مناسب، روش اصلاح گاما و نیز متعادل‌سازی هیستوگرام تطبیقی با کنتراست محدود (CLAHE) به کار گرفته می‌شود. در ادامه با استفاده از تصاویر رنگی متوالی، یک ویدیوی رنگی حاصل می‌شود که درآن تغییرات رنگ اشیا و نواحی منعکس‌کننده تغییرات فیزیکی یا هندسی پراکنده‌سازهای صحنه در طول زمان می‌باشد. این رویکرد تلفیقی، ابزاری برای تجزیه‌وتحلیل داده‌های SAR است و می‌تواند در کاربردهای مختلف ازجمله پایش شهری، محیط‌زیست و کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله قابلیت روش پیشنهادی در تولید تصاویر و ویدیوهای رنگی و تغییرات آن تحت زوایای تابش مختلف با استفاده از داده واقعی و نیز بهبود کیفیت تصاویر و ویدیو نهایی به صورت بصری و کمّی با بهبود معیار ENL به میزان حدود 30dB ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Dynamic monitoring of the Earth's surface through colored video formation utilizing the polarization feature of synthetic aperture radar data

نویسندگان [English]

  • Seyed Rouhollah Samareh Hashemi 1
  • Ahmadreza Torkizadeh 2
1 Fiber Optics group, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
2 Department of Electrical and Computer Engineering, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran
چکیده [English]

One of the distinctive properties of the electromagnetic waves employed in Synthetic Aperture Radar (SAR) is their polarization. During the scattering process, the polarization characteristics of the incident and reflected waves can reveal specific geometric and physical properties of objects. Polarimetric SAR (PolSAR) exploits this property for enhanced scene interpretation. This study introduces a novel approach for processing SAR data and generating false-color video by leveraging wave polarization information. In the proposed method, real SAR data in three polarization channels are first processed using the Polar Format Algorithm (PFA) to form three separate images of the scene. A color image is then produced through color assignment based on various scattering matrix decomposition techniques. To achieve suitable brightness and contrast levels, gamma correction and Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) are applied. Subsequently, by combining sequential overlapping color images, a false-color video is generated to monitor the scene. The resulting video, along with color variations in objects and regions, reflects temporal physical or geometric changes in the scatterers. This integrated approach provides a powerful tool for SAR data analysis and can be applied to diverse fields such as urban monitoring, environmental studies, and agriculture. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through real SAR data, showcasing its capability in producing color images and videos and their temporal variations under varying incidence angles, as well as enhancing the visual quality of the final imagery and video products by increasing the ENL about 30dB

کلیدواژه‌ها [English]

  • Synthetic Aperture Radar
  • Image Formation Algorithm
  • Polarization
  • Polar Format Algorithm
  • VideoSAR