DETECTING HUMAN-INDUCED SCENE CHANGES USING COHERENT CHANGE DETECTION IN SAR IMAGES N. Milisavljević a, *, D. Closson a , I. Bloch b a Royal Military Academy -RMA, Department of Communication and Information Systems & Sensors – CISS, Rue Hobbema 8, 1000, Brussels, Belgium - (nada, dclosson)@elec.rma.ac.be b Télécom Paris Tech, CNRS LTCI, 46 rue Barrault, 75013, Paris, France - isabelle.bloch@telecom-paristech.fr Technical Commission VII Symposium 2010 KEY WORDS: Land Use, Change Detection, Combination, SAR, Scene, Temporal ABSTRACT: The technique of coherent change detection in repeat-pass Synthetic Aperture Radar imagery has the potential to detect very subtle scene changes such as changes in man-made targets or potential human activities. In this paper, we propose a simple method for detecting temporal changes in a scene possibly caused by human activities, such as building up areas of hard surface on a terrain that was previously a part of a desert. This method is based on comparison of coherence change detection results obtained in successive time frames. In order to cover a wide range of applications and situations, the proposed method is intentionally designed so that it does not need any specific knowledge source about the terrain. However, once coherent change detection results are obtained, various knowledge sources can be taken into account in order to improve the final interpretation. These knowledge sources can be related to the sensors, such as their operational principles, or to the situation at hand, referring to the context – terrain type, land-use, historical background etc. A way to include them in the reasoning process is discussed here too. In addition, in order to further improve the quality of the obtained output, usefulness of applying a spatial regularization technique is tested as well. The method is illustrated and validated using ALOS PALSAR multi-temporal data related to a real situation - works performed in building up additional runways of an airport. The results are in concordance with the ground-truth information, showing that the presented method is promising. RÉSUMÉ: La technique de détection de changements cohérents en imagerie radar à ouverture synthétique permet de détecter des changements fins dans la scène observe, comme les objets artificiels et les activités humaines, au cours de passages successifs. Dans cet article, nous proposons une méthode simple pour détecter les changements temporels dans une scène qui ont pu être causés par les activités humaines, telles que la construction de zones de surface dure sur un terrain qui était auparavant un désert. Cette méthode repose sur la détection des changements obtenus à partir d’images de cohérence successives. Afin de couvrir un large éventail d'applications et de situations, la méthode proposée est volontairement conçue de sorte qu'elle n'ait besoin d'aucune source de connaissances spécifiques sur le terrain. Cependant, une fois que des résultats de détection des changements cohérents sont obtenus, les sources de connaissances diverses peuvent être prises en compte, si elles sont disponibles, afin d'améliorer l'interprétation finale. Ces sources de connaissances peuvent concerner les capteurs et leurs principes de fonctionnement, ou la situation observée et son contexte - type de terrain, utilisation des terres, contexte historique ... Nous discutons de la manière d'inclure de telles informations dans le processus de raisonnement. Enfin la qualité du résultat peut être encore améliorée par une régularisation spatiale. La méthode est illustrée et validée à l'aide de données multi-temporelles ALOS PALSAR correspondant à une situation réelle - travaux effectués pour la construction de pistes supplémentaires d'un aéroport. Les résultats sont en accord avec la vérité terrain, et montrent que la méthode présentée est prometteuse. * Corresponding author. 1. INTRODUCTION Change detection is an application for which Synthetic Aperture Radar (SAR) is particularly well suited as this type of sensors can consistently produce high-quality well-calibrated imagery with good geo-location accuracy (Price and Stacy, 2006). Two forms of change detection in repeat-pass SAR imagery may be considered, namely coherent and incoherent change detection (Price and Stacy, 2006). While incoherent methods compare the backscatter of two images acquired using the same imaging parameters, coherent methods exploit the coherence between such two images acquired at different times (Scheuchl, Ullmann and Koudogbo, 2009). Detection of temporal changes in an area of interest using coherent change detection (CCD) in repeat-pass (SAR) imagery (Touzi et al., 1999) is presented in this paper, as a follow-up of the method introduced in (Milisavljević, Closson and Bloch, 2010). The CCD technique has the potential to detect subtle scene changes (Price and Stacy, 2006), e.g. changes in man- made targets (Wright et al., 2005) or potential human activities. Nevertheless, urban areas represent a potential problem (Fanelli et al., 2000; Matikainen, Hyyppä and Engdahl, 2006) for the In: Wagner W., Székely, B. (eds.): ISPRS TC VII Symposium – 100 Years ISPRS, Vienna, Austria, July 5–7, 2010, IAPRS, Vol. XXXVIII, Part 7B Contents Author Index Keyword Index 389