Processing, interpretation and exploitation of repeat-pass Synthetic Aperture Sonar data - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2019

Processing, interpretation and exploitation of repeat-pass Synthetic Aperture Sonar data

Le traitement, l'interprétation et l'exploitation d'images sonar à antenne synthétique obtenues à partir de trajectoires répétitives

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Abstract

There are many scenarios which call for the surveillance of an underwater scene by means of repeated surveys with high-frequency imaging sonar in order to detect changes which may have occurred during the intervening time interval. With the growing availability of commercial synthetic aperture sonar (SAS) systems it becomes possible to exploit the phase coherence between two complex SAS images in order to detect scene changes which are subtle or even invisible to approaches using only the amplitude of the images. This thesis examines the concept of coherent change detection (CCD) using SAS imagery obtained from separate, repeated passes over the same area. As the images must be processed interferometrically, the challenging problem of co-registration is addressed, with approaches based on image warping as well as renavigation / re-imaging. False alarm reduction techniques are also examined in order to mitigate detections caused by coherence losses which are not attributed to the insertion or removal of targets of interest. The proposed methods are tested on several repeat-pass SAS images collected during experiments at sea, spanning multiple frequency bands and environmental conditions, and show that SAS CCD is not only possible, but also able to detect very subtle scene changes that not observable using standard approaches.
De nombreux scénarios existent qui exigent la surveillance d’une scène sous-marine en acquérant plusieurs images sonar haute-fréquence à différent moments afin de détecter des changements qui ont eu lieu pendant l’intervalle de temps entre les levés. La disponibilité croissante de sonars à antenne synthétique (SAS) commerciaux, fait en sorte qu’il est concevable d’exploiter la cohérence de phase entre deux images complexes afin de détecter des changements dans la scène qui sont difficilement perceptibles, voire invisibles, dans les images d’amplitude. Cette thèse examine le concept de détection cohérente de changements (DCC) avec des images SAS obtenues à partir de trajectoires répétitives sur la même zone. Comme les images doivent être traitées de manière interférométrique, le problème du recalage des images est examiné et des approches basées sur la déformation des images ainsi que la re-navigation et reformation de voies sont proposées. Des méthodes pour réduire le taux de fausses alarmes sont aussi examinées de sorte à réduire le nombre de détections causées par des pertes de cohérence qui ne sont pas attribuables à une cible d’intérêt. Ces méthodes sont testées sur plusieurs images SAS obtenues durant des essais en mer avec des systèmes qui traversent diverses bandes fréquentielles et conditions environnementales.
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Dates and versions

tel-02529565 , version 1 (02-04-2020)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02529565 , version 1

Cite

Vincent Myers. Processing, interpretation and exploitation of repeat-pass Synthetic Aperture Sonar data. Signal and Image processing. ENSTA Bretagne - École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. English. ⟨NNT : 2019ENTA0002⟩. ⟨tel-02529565⟩
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