【最新综述】新体制SAR三维成像技术研究进展

SAR三维成像是指通过发射宽带信号、形成合成孔径或实孔径等方式获取被观测对象在三维波数空间中的三维频率信息，且在3个正交方向都具有一定带宽，通过成像处理能够获得三维分辨图像的成像模式。SAR成像观测可由下图的三维波数域信息球来统一表达（图1），其中，球半径为发射信号频率，方位角和俯仰角为雷达相对于观测目标的观测视角。

图1 信息球

从二维成像拓展到三维成像是SAR成像技术的一次重要跨越。SAR三维成像解决了常规SAR中的叠掩问题，能够实现三维分辨，从而在复杂场景下，对目标进行三维定位、获取垂直结构信息等。面向实际应用需求和当下数据获取的可实现性，在对地观测领域发展出了一系列典型的SAR三维成像工作模式，包括多基线SAR、阵列下视SAR、圆迹SAR、多基线圆迹SAR等。国内外的机载、星载实验已验证了SAR三维成像的可行性，展示了SAR三维成像带来的全新视野，展现了其在城市测绘、森林监测、重点目标精细监测等领域的重要应用潜力。

为此，《雷达学报》在2018年第6期出版了“SAR三维成像技术”专题，并发表了由中国科学院空天信息研究院洪文研究员等撰写的该领域最新综述文章“新体制SAR三维成像技术研究进展”（洪文，王彦平，林赟，谭维贤，吴一戎）。综述介绍了SAR三维成像的概念和主要观测模式，分析了该领域国内外研究现状和进展，重点阐述作者所在研究团队的SAR三维成像研究进展，并对SAR三维成像技术进行了总结和展望。

中科院电子所微波成像新概念新体制新技术研究团队持续开展新体制SAR三维成像技术研究，是国内最早开展相关研究的团队。研究团队的主要研究成果包括：提出了信息球的概念，能够对SAR三维成像观测模式进行统一表达；提出了稀疏微波成像的概念，并将稀疏成像引入多基线SAR，获取了林区和建筑的三维重建图像；研制了多通道阵列SAR系统，开展了国内首次下视SAR塔吊实验，获取了地面目标三维图像；开展了国内首次圆迹SAR机载实验，成功获得首幅全方位高分辨圆迹SAR对地观测图像。

图2 塔吊阵列SAR下视实验

图3 利用多角度图像的高程提取与利用高度信息的圆迹SAR成像

图4 干涉圆迹SAR三维重建

图5 多基线圆迹SAR三维成像结果

文章认为，未来SAR三维成像技术还将在三维散射特征描述、复杂轨迹精细化处理、多维度三维成像、新的数据获取方式等方面有进一步的发展。

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