Teoria da informação aplicada a distribuições conjuntas induzidas do atributo SPAN (total scattering power image) em imagens PolSAR

Abstract

O sistema de radar de abertura sintética polarimétrico (PolSAR) é uma das ferramentas mais utilizadas para resolver problemas de sensoriamento remoto. Tal como em todas as técnicas de imageamento que utilizam iluminação coerente, as imagens PolSAR são contaminadas por um ruído multidimensional granular denominado como ’speckle’, que impõe uma natureza não normal e multiplicativa a alguns de seus dados resultantes. Portanto, é necessário um processamento cuidadosamente planejado das imagens PolSAR, como no desenvolvimento de novos testes de hipóteses e detectores de mudança. Nesta tese, usamos a distribuição gama bivariada (MBG) proposta por McKay para descrever distribuições empíricas de dados resul- tantes de dois componentes de um dos mais importantes atributos no tratamento com dados PolSAR, o total scattered power conhecido como SPAN. Ainda no contexto de uma modela- gem especializada, propõe-se, a partir da MBG e da abordagem de modelagem multiplicativa, uma nova distribuição bivariada-chamada G0I McKay bivariada (G0I MB) para descrever um par aleatório induzido do SPAN. Algumas propriedades matemáticas associadas a G0I MB são deri- vadas, como vetor de médias, matriz de covariâncias, densidades marginais, função geradora de momentos, esperanças condicionais, variâncias condicionais e momentos condicionais. O objetivo de investigação aplicado nesta tese é construir novos detectores de mudança com base em novos testes de hipóteses formulados das distribuições induzidas pelo SPAN, a saber MBG e G0I MB. Para esse fim, derivam-se expressões em forma fechada para as divergências de Kullback-Leibler e Rényi a partir das distribuições MBG e G0I MB. Como consequência, novos testes de hipótese para duas amostras são introduzidos e seus desempenhos são analisados via experimentos de Monte Carlo. Os resultados de simulação indicam que testes baseados em divergência podem ter um desempenho superior ao teste da razão entre verossimilhança, to- mando a estimativa da probabilidade do erro tipo I como critério de avaliação. Finalmente, os novos testes foram aplicados às imagens reais PolSAR para avaliar as mudanças causadas por processos de urbanização em regiões de Los Angeles-Califórnia. Os resultados indicam que as propostas podem detectar mudanças entre as imagens PolSAR com desempenho de critérios de avaliação melhor do que a detecção feita com base na razão entre verossimilhanças.