Speckle noise reduction in the mapping of submarine linear structures in synthetic aperture sonar images

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Victor Hugo Fernandes
Nilcilene das Graças Medeiros
Dalto Domingos Rodrigues
Arthur Ayres Neto
Júlio César de Oliveira

Abstract

The use of the Synthetic Aperture Sonar (SAS) in the hydrographic survey with autonomous underwater vehicle (AUV) has enabled the mapping of small objects at great depths. The SAS images from these surveys are of high resolution due to synthetic aperture technology and the AUV approach to the target of interest. Despite these advantages SAS image are highly corrupted by a granular multiplicative noise, called speckle noise, which hamper automated object identification methods. The objective of this paper was to evaluate quantitatively and qualitatively the reduction of speckle noise, as well as the increase in the contrast of features of underwater linear structures, pipelines and cables, associated to oil and gas transport in synthetic aperture sonar images using techniques image enhancement. Two images acquired by High Resolution Interferometric Synthetic Aperture Sonar (HISAS) 1030 were used, with spatial resolution of 4x4 cm and radiometric resolution of 8 bits.  From the results, it was verified that the speckle noise had a significant reduction of 14.4% and 6.9%, and a discrete gain of 0.2% and 1.2% for each image, respectively, in the enhancement of features the study areas. The results showed that the use of image enhancement functions is a powerful tool in reducing speckle noise and improving the definition of objects of interest in SAS images, thus allowing faster and more efficient semiautomatic processing of feature extraction.

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How to Cite
FERNANDES, V. H.; MEDEIROS, N. das G.; RODRIGUES, D. D.; AYRES NETO, A.; DE OLIVEIRA, J. C. Speckle noise reduction in the mapping of submarine linear structures in synthetic aperture sonar images . Brazilian Journal of Cartography, [S. l.], v. 71, n. 1, p. 54–74, 2019. DOI: 10.14393/rbcv71n1-44202. Disponível em: https://seer.ufu.br/index.php/revistabrasileiracartografia/article/view/44202. Acesso em: 21 nov. 2024.
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Author Biographies

Victor Hugo Fernandes, Colégio Técnico da UFRRJ

Victor Hugo Fernandes. Técnico Agrícola pelo Colégio Técnico da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ) de 1998 a 2000. Graduado em Engenharia de Agrimensura pela UFRRJ de 2001 a 2006. Mestre em Engenharia da Computação com área de concentração em Geomática pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro com ênfase em mapeamento de parques ambientais de 2008 a 2010. Doutor em Engenharia Civil com área de concentração em Informações Espaciais pela Universidade Federal de Viçosa com ênfase em levantamentos hidrográficos de 2018. Analista de desenvolvimento e reforma agrário pelo Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA) de 2006 a 2010. Desenvolvendo projetos de assentamentos, desapropriação, levantamento geodésico e topográfico, regularização fundiária, elaboração e edição de normas, demarcação de áreas de quilombola e perícias técnicas. Professor do Colégio Técnico da UFRRJ no curso de técnico em agrimensura de 2010 a atual. Mapeamento com estação total, receptores GNSS (Global Navigation Satellite Systems), levantamento batimétrico e levantamento hidrográfico.

Nilcilene das Graças Medeiros, Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil

possui graduação em Engenharia Cartográfica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2000), mestrado em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2003) e doutorado em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2007). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal de Viçosa. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto, Fotogrametria e Processamento de Imagens atuando principalmente nos seguintes temas: Orientação Exterior de Imagens, Segmentação Morfológica, Imagens Orbitais.

Dalto Domingos Rodrigues, Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil

Possui graduação em Engenharia de Agrimensura pela Universidade Federal de Viçosa (1983), mestrado em Ciências Geodésicas pela Universidade Federal do Paraná (1989) e doutorado em Engenharia de Transportes (Informações Espaciais) pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2002). Atualmente é professor Associado da Universidade Federal de Viçosa, Departamento de Engenharia Civil. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Engenharia de Agrimensura, atuando principalmente nos seguintes temas: Topografia, Ajustamento de observações, Geodésia, Batimetria e Fotogrametria.

Arthur Ayres Neto, Universidade Federal Fluminense, UFF Centro de Estudos Gerais

Possui graduação em geologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro(1988), especialização em Geologia e Geofísica Marinha pela Universidade Federal Fluminense(1991), mestrado em Geologia e Geofísica Marinha pela Universidade Federal Fluminense(1994), doutorado em Geofisica pela Christian-Albrechts Universitaet zu Kiel(1999) e pós-doutorado pela Université Libre de Bruxelles(2012). Atualmente é Revisor de periódico da Revista Brasileira de Geofísica, Associado 1 da Universidade Federal Fluminense, Revisor de periódico da Marine Georesources & Geotechnology, Revisor de projeto de fomento do Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Revisor de periódico da Chinese Journal of Oceanology and Limnology, Membro de comitê assessor da Agência Nacional de Petróleo, Revisor de periódico da Geo-Marine Letters, Revisor de periódico da Ocean Engineering e Revisor de periódico da Revista Brasileira de Cartografia (Impresso). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geofísica. Atuando principalmente nos seguintes temas:engenharia, meio ambiente, geofísica marinha, sedimentos. 

Júlio César de Oliveira, Universidade Federal de Viçosa - UFV Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas UFV, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil

Possui graduação em Engenharia de Agrimensura pela Universidade Federal de Viçosa (2000) e mestrado e doutorado em Sensoriamento Remoto pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2014). Atualmente é professor Adjunto da Universidade Federal de Viçosa. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Sensoriamento Remoto, atuando principalmente nos seguintes temas: sensoriamento remoto, SIG, mapeamento terrestre.

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