| Characterization of scattering by volumetric media using phenomenological modeling and highresolutionpolarimetric and tomographic SAR data (Caractérisation de la diffusion par des milieux volumiques utilisant une modélisation phénoménologique et des données SAR polarimétriques et tomographiques à haute résolution) Abdo, Ray - (2021-06-04) / Universite de Rennes 1 Characterization of scattering by volumetric media using phenomenological modeling and highresolutionpolarimetric and tomographic SAR data
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Ferro-Famil, Laurent; Pottier, Éric; Tebaldini, Stefano Discipline : Télécommunications Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATHSTIC Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : Imagerie radar SAR, Tomographie SAR, volume aléatoire, double-rebond, polarimétrie radar, diffusion électromagnétique
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Résumé : Ce travail de thèse porte sur la caractérisation d’un mécanisme de diffusion électromagnétique particulier, qui se produit généralement lors de la mesure par un radar à visée latérale d’un volume diffusant semi-transparent situé au-dessus d’un sol. Une partie de l’onde incidente est ainsi rétrodiffusée vers le radar après avoir subi deux réflexions consécutives par le sol et par le volume de particules aléatoirement réparties dans l’espace. Contrairement au phénomène de double rebond sol-tronc d’arbre observé lors de la mesure de forêt, ce travail montre que le mécanisme étudié ici possède un caractère incohérent. L’imagerie radar mise en œuvre avec des résolutions spatiales arbitrairement fines ne permet pas de discriminer cette contribution de celle du sol, et empêche sa caractérisation, quel que soit le mode envisagé, 2-D, ou 3-D par tomographie SAR, et quelle que soit la configuration polarimétrique. Néanmoins, la méthode proposée, qui met à profit la similarité entre la réponse de ce type de double-rebond et la réflectivité en rétrodiffusion du volume, permet de restituer de manière fidèle la réflectivité polarimétrique directe du sol. Ces analyses et conclusions sont validées à l’aide de données acquises par mesure 3-D de scènes artificielles, qui reproduisent, à échelle réduite, des environnements naturels volumiques. Abstract : This work concerns the characterization of a peculiar scattering mechanism related to the measurement of a semi-transparent volume lying over a ground using a side-looking radar. Part of the incident wave undergoes two consecutive reflections, on the ground and over volume particles with a random spatial distribution, before traveling back towards the radar. Unlike double-bounce scattering involving ground and tree trunks over forested areas, this study shows that the scattering mechanism studied here is incoherent. Radar imaging performed with arbitrarily good spatial resolutions cannot separate this contribution from the ground response, and prevents its characterization, whatever the operating mode, classical 2-D SAR, or 3-D SAR through tomographic focusing, and for any polarimetric configuration, even by exploiting any of the existing empirical or algebraic 3-D decomposition approaches. Nevertheless, the proposed method, which uses the similarity between the response of this type of double-bounce and the signal backscattered by the overlying volume, permits to recover the polarimetric soil reflectivity features. These analyses and interpretations are validated using 3-D measurements of controlled scenes, which represent, at small scale, natural volumetric environments. | |||