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Speckle filtering of SAR time stacks via temporal decomposition

Cremer, Felix und Mahecha, Miguel und Berger, Christian und Urbazaev, Mikhail und Schmullius, Christiane und Thiel, Christian (2019) Speckle filtering of SAR time stacks via temporal decomposition. Living Planet Symposium 2019, 2019-05-13 - 2019-05-17, Milan, Italy.

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Kurzfassung

With the launch of the two Sentinel-1 satellites, very dense synthetic aperture radar (SAR) time series have become available. These new time series allow to develop novel speckle supression algorithms. We propose a new speckle filter for hypertemporal SAR image stacks which only operates in the temporal domain. The filtering in the temporal domain fully preserves the spatial resolution. The backscatter time series of a resolution cell is the superposition of subsignals with differing temporal frequency. Under the assumption, that the speckle is changing on every acquisition, the high frequency parts of the signal correspond to speckle. We are using the empirical mode decomposition (EMD), which is a data-driven alternative to Fourier analysis, to decompose the signal into these subsignals with differing frequencies. In contrast to the Fourier analysis, the decomposition does not depend on a priori set base functions. Therefore, the hypertemporal SAR time series is decomposed into components of different frequency which are derived in a fully data-adaptive manner. The high frequency part of the signal is removed to obtain a smoothed SAR time series. The lower frequency sub signals are related to actual biophysical processes and are similar on neighbouring pixels of equal land cover. Therefore, the smoothing over time results also in a spatial smoothing over homogeneous areas. We compare the results of our new approach with the results by the Quegan filter with 3 x 3 and 5 x 5 spatial windows. For the comparison of the spatial smoothing we compute the equivalent number of looks (ENL) over homogeneous forest areas. The ENL is the number of different images which would be needed to obtain the same smoothing by multilooking. With the EMD filter, we obtain a similar ENL compared to the 5x5 Quegan filter and an improved ENL compared to Quegan 3x3. To compare the edge preservation we chose two homogeneous regions with different average backscatter and computed the width of the edge between those regions after applying different filtering approaches. We showed that the EMD filter improves edges in real-world imagery, while the Quegan filter introduces a certain amount of blurring.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133271/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Speckle filtering of SAR time stacks via temporal decomposition
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Cremer, FelixFelix.Cremer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8659-4361NICHT SPEZIFIZIERT
Mahecha, MiguelMPI Biogeochemistryhttps://orcid.org/0000-0003-3031-613XNICHT SPEZIFIZIERT
Berger, Christianchristian.berger (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Urbazaev, MikhailFriedrich-Schiller-Universität Jenahttps://orcid.org/0000-0002-0327-6278NICHT SPEZIFIZIERT
Schmullius, ChristianeFSU Jena, Institut für Geographie Lehrstuhl Fernerkundung, c.schmullius (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, ChristianChristian.Thiel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SAR, Speckle, Sentinel-1, time series, EMD, decomposition
Veranstaltungstitel:Living Planet Symposium 2019
Veranstaltungsort:Milan, Italy
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 Mai 2019
Veranstaltungsende:17 Mai 2019
Veranstalter :ESA
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Jena
Institute & Einrichtungen:Institut für Datenwissenschaften > Bürgerwissenschaften
Hinterlegt von: Cremer, Felix
Hinterlegt am:07 Jan 2020 13:01
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:36

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