4D-SAR - Tomographische und simulationsbasierte lernende Verfahren zum Verstehen von Objekten und ihren Dynamiken aus VHR SAR-Daten
Final Report Abstract
Darstellung der wissenschaftlichen Fortschritte: • Erweiterung der SAR-Tomographie um einen generischen Algorithmus auf Grundlage des compressive sensing zur Trennung von mehreren Streuern in einer Auflösungszelle, und zur Schätzung auch nichtlinearer Bewegungen, z.B. thermischer Effekte • Herleitung der schätztheoretischen Grenzen bei der Elevationsbestimmung Ableitung der Überauflösungsfähigkeit des SL1MMER Algorithmus • Entwicklung von Methoden zur Gruppierung von Pixeln identischer Elevation für die Verbesserung der Bewegungsmessung • Entwicklung einer Methode zur Ableitung von 3D Bewegungsinformation aus tomographischen Ergebnissen mehrerer Datenstapel aus unterschiedlichen Aufnahmegeometrien • Entwicklung von Methoden zur Fusion von PSI und TomoSAR Punktwolken aus unterschiedlichen Aufnahmegeometrien • Untersuchungen zur Verbesserung der tomographischen Rekonstruktion bei Verwendung von gemischten Datenstapeln bestehend aus TerraSAR-X und TanDEM-X Datensätzen • Entwicklung eine Algorithmus zur optimalen Kombination von PSI und TomoSAR • Aufzeigen der Potentiale bei der Kombination von Stereo-SAR und Tomographie • Entwicklung der vollautomatischen Prozessierungskette GeoRaySAR zur Objektidentifikation und objekt-bezogenen Veränderungsanalyse in Stadtgebieten, auch für den Fall fehlender SAR-Aufnahmen vor einem Ereignis bzw. SAR-Aufnahmen unterschiedlicher Aufnahmegeometrie • Entwicklung eines Algorithmus zur Erkennung und Charakterisierung von Signaturmustern für Gebäudefassaden • Entwicklung von Algorithmen für den Vergleich von zwei SAR-Aufnahmen mit unterschiedlichen Aufnahmewinkeln für Gebäudeblöcke und Einzelfassaden, sowie für den Vergleich simulierter Bilder mit SAR-Aufnahmen • Erfassung regelmäßiger Muster von Punktsignaturen für Gebäudefassaden zur optionalen Verwendung für eine Veränderungsanalyse bzw. 3D SAR-Algorithmen (z.B. PSI, Tomographie, Radargrammetrie) • Experimenteller Nachweis des Zusammenhangs von linearen Gebäudesignaturen („Corner Lines“) mit Signaldreifachreflexionen (Annahme bislang: Doppelreflexion) als Grundlage für die dominante Erscheinung der Signaturen für Fassaden ohne Orientierung in Sensorflugrichtung • Erstmalige Simulation von Referenzdaten anhand von hochdetaillierten Gebäudemodellen mit einer Genauigkeit im Bereich weniger cm • Analyse der Einflüsse von Geometrie und Polarisation auf das Erscheinungsbild von Fassadenstrukturen in hochaufgelösten SAR-Aufnahmen (Grundlage: photogrammetrische Modellierung, SAR-Simulation). Anwendungsaspekte: Die Prozessierungskette zur SAR Simulation liefert Hinweise auf gebäudebezogene Veränderungen in städtischen Szenen. Dies könnte zukünftig für die Unterstützung von Entscheidungsträgern in Krisensituationen genutzt werden bei einer Verfügbarkeit von geometrischem Vorwissen über die Gebäudeform. Die Integrierbarkeit von GIS-Daten öffnet den Weg für Algorithmen zur Überprüfung der Aktualität von Datenbeständen städtischer Gebiete.
Publications
- (2012): Deformation monitoring of single buildings using meterresolution SAR data in PSI ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 73, 68-79
Gernhardt S, Bamler R
(See online at https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2012.06.009) - (2014): An Efficient Tomographic Inversion Approach for Urban Mapping Using Meter resolution SAR Image Stacks, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 11 (7), 1-5
Wang Y, Zhu X, Bamler R
(See online at https://doi.org/10.1109/LGRS.2013.2290833) - (2014): Characterization of Facade Regularities in High-Resolution SAR Images, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 53 (5), 2727-2737
Auer S, Gisinger C, Tao J
(See online at https://doi.org/10.1109/TGRS.2014.2364076) - (2014): Facade Reconstruction Using Multi-View Spaceborne TomoSAR Point Clouds, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 52 (6), 3541-3552
Zhu X, Shahzad M
(See online at https://doi.org/10.1109/TGRS.2013.2273619) - (2014): High-Rise Building Feature Extraction Using High Resolution Spotlight TanDEM-X Data, Proceedings of EUSAR Conference, 2014, Berlin
Guo R, Zhu X
- (2014): Linear Signature in Urban SAR Images – Partly Misinterpreted?, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 11 (10), 1762-1766
Auer S, Gernhardt S
(See online at https://doi.org/10.1109/LGRS.2014.2308353) - (2014): Persistent scatterers at building facades – Evaluation of appearance and localization accuracy ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 100, 92-105
Gernhardt S, Auer S, Eder K
(See online at https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2014.05.014) - Automatic Feature-based Geometric Fusion of Multi-view TomoSAR Point Clouds in Urban Area. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observation and Remote Sensing, VOL. 8, NO. 3, MARCH 2015, 953-964
Wang Y, Zhu X
