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Phi-Net: Deep Residual Learning for InSAR Parameters Estimation

Sica, Francescopaolo und Gobbi, Giorgia und Rizzoli, Paola und Bruzzone, Lorenzo (2020) Phi-Net: Deep Residual Learning for InSAR Parameters Estimation. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TGRS.2020.3020427. ISSN 0196-2892.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
45MB

Kurzfassung

Nowadays, deep learning (DL) finds application in a large number of scientific fields, among which the estimation and the enhancement of signals disrupted by the noise of different natures. In this article, we address the problem of the estimation of the interferometric parameters from synthetic aperture radar (SAR) data. In particular, we combine convolutional neural networks together with the concept of residual learning to define a novel architecture, named Phi-Net, for the joint estimation of the interferometric phase and coherence. Phi-Net is trained using synthetic data obtained by an innovative strategy based on the theoretical modeling of the physics behind the SAR acquisition principle. This strategy allows the network to generalize the estimation problem with respect to: 1) different noise levels; 2) the nature of the imaged target on the ground; and 3) the acquisition geometry. We then analyze the Phi-Net performance on an independent data set of synthesized interferometric data, as well as on real InSAR data from the TanDEM-X and Sentinel-1 missions. The proposed architecture provides better results with respect to state-of-the-art InSAR algorithms on both synthetic and real test data. Finally, we perform an application-oriented study on the retrieval of the topographic information, which shows that Phi-Net is a strong candidate for the generation of high-quality digital elevation models at a resolution close to the one of the original single-look complex data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140350/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Phi-Net: Deep Residual Learning for InSAR Parameters Estimation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sica, FrancescopaoloFrancescopaolo.Sica (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1593-1492NICHT SPEZIFIZIERT
Gobbi, GiorgiaGiorgia.Gobbi (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rizzoli, PaolaPaola.Rizzoli (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9118-2732NICHT SPEZIFIZIERT
Bruzzone, LorenzoUniversity of TrentoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 September 2020
Erschienen in:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TGRS.2020.3020427
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0196-2892
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Deep Learning, Residual Learning, SAR Interferometry, estimation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - SAR-Methoden
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme
Hinterlegt von: Sica, Dr. Francescopaolo
Hinterlegt am:12 Jan 2021 17:47
Letzte Änderung:24 Okt 2023 13:47

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