【最新综述】合成孔径雷达三维成像——从层析、阵列到微波视觉

合成孔径雷达（SAR）是高分辨率对地观测的重要手段之一，具有全天时、全天候的优势,在军事侦察、地形测绘、环境监测和灾害调查等领域有重大应用价值。但传统SAR只能获取二维影像，在地形变化陡峭和环境复杂的区域，三维目标在二维图像上会产生严重混叠，导致大量目标看不清、辨不明、难以理解。三维SAR成像可以消除目标和地形在二维图像上产生的混叠，显著提升目标识别和三维建模能力（图1），已经成为当前SAR发展的重要趋势。

图1 SAR二维图像与三维图像

中国科学院空天信息创新研究院丁赤飚研究员团队基于前期研究工作深入分析了现有SAR三维成像技术的特点，综述了SAR三维成像技术领域的研究进展，对近年来代表性的SAR三维成像方法进行归纳和介绍；创新性的提出了“合成孔径雷达微波视觉三维成像”的新概念和新思路，阐述了SAR微波视觉三维成像的概念、目标和关键科学问题，并给出了初步技术途径，为SAR三维成像提供了新的技术思路。

该工作拟发表在《雷达学报》2019年第6期“合成孔径雷达技术”专刊“合成孔径雷达三维成像——从层析、阵列到微波视觉”（丁赤飚，仇晓兰，徐丰，梁兴东，焦泽坤，张福博），现已网络优先出版。

该文首先简要回顾了合成孔径雷达三维成像技术的发展史，接着分析了合成孔径雷达层析成像技术（TomoSAR）和阵列干涉SAR三维成像技术（Array InSAR）的基本原理、技术特点及试验结果（图2、图3），并指出上述SAR三维成像技术均依赖于高程向等效阵列的成像几何物理信息,需要十余个飞行架次或天线阵列，以致在轨卫星实现难、推广应用难、小型化难。

图2 层析SAR三维成像技术

图3 阵列干涉SAR三维成像技术

针对上述问题，该文提出了SAR微波视觉三维成像技术（图4），将雷达回波和二维图像中隐含的三维线索，通过微波散射机制（微波）和图像视觉语义（视觉）挖掘的方法加以提取，并引入到传统的SAR成像方法中，从而降低所需多角度观测的数量，实现高效能、低成本三维成像。该技术途径融合了计算电磁学、计算机视觉以及雷达信号处理相关理论，为SAR三维成像技术的发展提供参考与思路。

图4 合成孔径雷达微波视觉三维成像技术

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