SAR層析三維成像技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑雷達(dá)（SAR）三維成像，既具有傳統(tǒng)SAR全天時(shí)、全天候、高分辨率成像及電磁穿透等優(yōu)勢，又避免了二維成像時(shí)三維場景空間投影到二維成像平面時(shí)的模糊問題，在軍事偵察、地球遙感、海洋研究、環(huán)境保護(hù)以及災(zāi)情監(jiān)測等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，正逐漸成為雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。SAR層析三維成像技術(shù)，利用不同入射角軌跡上獲得的多個(gè)二維SAR成像結(jié)果，基于層析原理在二維成像平面的法線方向上進(jìn)行孔徑合成，從而實(shí)現(xiàn)高分辨三維成像。該技術(shù)既不需要復(fù)雜

2、的飛行軌跡控制、額外的定位精度要求，又擁有真正的三維成像能力，在雷達(dá)成像領(lǐng)域具有很高的研究價(jià)值。然而，SAR層析三維成像技術(shù)還不完善，在理論、系統(tǒng)和應(yīng)用等方面都面臨著問題與挑戰(zhàn)。本文以SAR層析三維成像技術(shù)為研究對(duì)象，重點(diǎn)針對(duì)系統(tǒng)理論、圖像配準(zhǔn)、噪聲抑制、稀疏軌跡、機(jī)載平臺(tái)拓展等關(guān)鍵技術(shù)開展了較為系統(tǒng)、深入的研究，完成的主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　 ⑴完善了SAR層析三維成像理論與系統(tǒng)。本文以層析三維成像的視角分析了雷達(dá)信號(hào)的層析

3、成像特征，詳細(xì)地闡述了SAR三維層析成像理論，推導(dǎo)了SAR層析三維成像的性能。分析了SAR層析三維成像系統(tǒng)中二維成像分辨率、軌跡定位誤差、圖像配準(zhǔn)精度、軌跡數(shù)量及分布等系統(tǒng)因素對(duì)SAR層析三維成像的影響。研究了SAR層析三維成像系統(tǒng)中圖像配準(zhǔn)、成像等關(guān)鍵問題的解決方法。
　　 ⑵提出一種基于區(qū)域特征的多SAR圖像配準(zhǔn)算法。該算法通過水平集函數(shù)與配準(zhǔn)函數(shù)的同步迭代求解泛函極值獲得圖像的配準(zhǔn)函數(shù)實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)。該算法抑制了SAR圖像相

4、干斑對(duì)區(qū)域特征識(shí)別的影響，并有效避免了特征識(shí)別誤差向配準(zhǔn)過程的傳播。
　　 ⑶針對(duì)SAR層析三維成像中復(fù)雜的噪聲環(huán)境，提出了一種適應(yīng)復(fù)雜噪聲環(huán)境的SAP層析三維成像算法。該算法基于高階統(tǒng)計(jì)理論，將成像建模為噪聲中的諧波恢復(fù)模型，提高了SAR層析三維成像系統(tǒng)對(duì)圖像間去相關(guān)因素及環(huán)境的適應(yīng)性。
　　 ⑷提出了一種稀疏軌跡SAP層析三維成像算法。該算法基于多散射中心假設(shè)，將成像問題建模為信號(hào)稀疏表示問題，再利用稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算