【最新成果】基于幅相不一致准则的建筑物SAR层析成像

由于全天时、全天候、三维高分辨成像的特点，层析合成孔径雷达（TomoSAR）技术近年来受到了国内外学者的广泛关注。该成像技术的本质是在高度向上以不同的视角对同一场景或者地物进行多次观测。单次观测形成2维合成孔径雷达（SAR）图像，多次观测在高度向上形成合成孔径，沿垂直雷达视线（PLOS）方向进行聚焦实现高度向上散射体分辨，从而达到对目标的3维成像的能力。相比于2维SAR图像，TomoSAR能够准确估计出同一SAR分辨单元内不同散射体的高度位置与散射强度，是解决高分辨SAR图像中建筑区叠掩问题的有效手段之。

图1 建筑物三维层析成像示意图

对于高分辨率SAR图像，由于城区建筑物结构复杂，不同航过SAR图像间存在观测视角差异，并且SAR图像存在相干斑噪声影响，SAR图像中的所有同源点不能在相同的像素点同时进行精确地配准。图2两幅天线中叠加主天线同一分辨单元内的散射点的回波包络示意图。

图2 同名像素点失配示意图

针对该问题，为了从幅度和相位两个方面找出聚焦相干累加时最相关的像素点，西安电子科技大学李真芳教授团队提出了一种联合参考像素窗口中邻域像素点的幅度和相位来提取出同名像素点，从而进行精确的层析聚焦的三维成像方法。

该工作拟发表在《雷达学报》2020年第1期“合成孔径雷达技术”专题“基于幅相不一致准则的建筑物SAR层析成像”（解金卫，李真芳，王帆，王志斌），现已网络优先出版。

该文首先引入沿PLOS向进行搜索的空域波束形成（BF）方法进行层析聚焦。该方法类似于后向投影法层析成像，是一种空域相干累加的方法，由于不做任何的理想假设，能够很好地抑制旁瓣干扰，并对垂直于视线向散射点的位置进行精确估计。然后给出一种联合参考像素窗口中邻域像素点的幅度和相位来判断目标像素点的不一致性准则。最后以某一航过为参考，由不一致性准则可以提取出相应的同名像素点，实现对层析成像的精确聚焦。

图3 SAR场景中目标建筑物

图4 目标建筑物三维结构提取结果

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