干涉圓跡SAR的目標(biāo)三維重建方法研究

侯麗英 林 赟 洪 文

①(中國科學(xué)院電子學(xué)研究所 北京 100190)

②(微波成像技術(shù)重點實驗室 北京 100190)

③(中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

干涉圓跡SAR的目標(biāo)三維重建方法研究

侯麗英*①②③林 赟①②洪 文①②

①(中國科學(xué)院電子學(xué)研究所 北京 100190)

②(微波成像技術(shù)重點實驗室 北京 100190)

③(中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

圓跡合成孔徑雷達(dá)(CSAR)的360°全方位觀測能夠獲取目標(biāo)各方向的散射特征，但是單軌跡圓跡SAR對于強(qiáng)方向性目標(biāo)高度向散射特征的獲取能力非常弱。該文針對典型目標(biāo)開展3維圓跡SAR干涉方法研究，開展了基于暗室實驗的原理性驗證，首次給出了實際坦克金屬模型的干涉圓跡SAR的3維重建結(jié)果，驗證了該方法的有效性，同時展示了3維重建與全方位觀測相結(jié)合在目標(biāo)精細(xì)特征描述方面具有的重要應(yīng)用潛力。

圓跡SAR；干涉SAR；干涉相位；3維重建

1 引言

圓跡SAR(Circular Synthetic Aperture Radar, CSAR)作為近年新發(fā)展起來的全方位高分辨3維成像模式，具有獨特的優(yōu)勢[1]。與SAR的其他成像模式相比，圓跡SAR主要具有以下三大優(yōu)勢：首先，360°觀測使圓跡SAR具有全方位觀測的優(yōu)勢；其次，通過拓展波數(shù)域有效帶寬，使得圓跡SAR具有高平面分辨率；最后，場景中不同位置的兩個目標(biāo)具有不同的距離徙動曲線，可實現(xiàn)目標(biāo)的3維重建。正因圓跡SAR具有這些獨特的優(yōu)勢，所以其一經(jīng)提出，便受到廣泛的關(guān)注。國內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)如中國科學(xué)院電子學(xué)研究所、清華大學(xué)、中國民航學(xué)院、北京航空航天大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院空間中心、國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)等都開展了圓跡SAR相關(guān)方面的研究[2–5]。

但是圓跡SAR的3維重建能力依賴于目標(biāo)的散射方向一致性。圓跡SAR對于強(qiáng)方向性目標(biāo)，只具有方位向和斜距向的分辨能力，在垂直于數(shù)據(jù)采集平面的分辨能力非常弱。尤其是對于單軌跡圓跡SAR而言，它對于強(qiáng)方向性目標(biāo)的高程向的提取能力非常弱。國外的一些研究機(jī)構(gòu)也注意到這一問題并開展了相關(guān)研究，德宇航(DLR)和俄亥俄大學(xué)(Ohio State University)[6,7]開展了多基線圓跡SAR 3維成像方法研究，具有一定的高程向分辨能力，然后再利用壓縮感知方法進(jìn)行了高度向的超分辨，由于需要進(jìn)行多次飛行，對軌跡基線的控制要求較高。本文采用一種新的干涉圓跡SAR 3維重建方法來解決這一問題以實現(xiàn)目標(biāo)的3維重建。

本文以單軌跡圓跡SAR為數(shù)據(jù)獲取方式，以典型目標(biāo)為研究對象，通過干涉圓跡SAR成像方法，對高度向進(jìn)行均勻分層，對于每一高度層，獲取得到的兩個通道數(shù)據(jù)首先在同一3維直角坐標(biāo)系中分別進(jìn)行圓跡SAR成像，然后對兩個通道圖像進(jìn)行干涉處理，確定其相干性和干涉相位，通過對干涉相位設(shè)定閾值的方法，只保留屬于這一高度平面的目標(biāo)，以增強(qiáng)單軌跡圓跡SAR對強(qiáng)方向性目標(biāo)的3維重建能力。該文針對典型目標(biāo)開展3維圓跡SAR干涉方法研究，開展了基于暗室實驗的原理性驗證，首次給出了實際坦克金屬模型的干涉圓跡SAR的3維重建結(jié)果，驗證了該方法的有效性，同時展示了3維重建與全方位觀測相結(jié)合在目標(biāo)精細(xì)特征描述方面具有的重要應(yīng)用潛力。

2 單孔徑圓跡SAR聚焦成像的局限性

我們認(rèn)為目標(biāo)的散射特性在散射相干角范圍內(nèi)保持一致，一旦超出這個范圍，散射特性就會發(fā)生變化。圖1為不同散射相干角的聚焦成像示意圖，從中可以看到，當(dāng)散射體的散射相干角較大時，當(dāng)聚焦面為它的真實高度平面時，目標(biāo)可以很好地聚焦為一個亮點，在其他高度平面，會形成一個圓弧，圓環(huán)半徑與散射體真實高度和成像平面之間的高度差成正比，因此我們依然可以通過圖像判斷散射體的3維位置。然而，根據(jù)經(jīng)驗研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)目標(biāo)的散射相干角都不超過20°[8]，意味著大多數(shù)目標(biāo)都是強(qiáng)方向性目標(biāo)。對于散射相干角較大的散射體，我們可以通過圓環(huán)半徑與散射體真實高度與聚焦平面之間的高度差來判斷散射體的真實高度。然而對于強(qiáng)方向性目標(biāo)，它只具有方位向和斜距向的分辨能力，在垂直于數(shù)據(jù)采集平面的分辨能力非常弱。

圖1 不同散射相干角的聚焦成像示意圖Fig. 1 Schematic diagram of different scattering angle

對于各向同性目標(biāo)，圓跡SAR的360°觀測可以實現(xiàn)波長量級的水平分辨率，同時還具備3維分辨能力。但是，對于強(qiáng)方向性目標(biāo)，它只具有方位向和斜距向的分辨能力，在垂直于數(shù)據(jù)采集平面的分辨能力非常弱。圖2從頻譜的角度分析了強(qiáng)方向性目標(biāo)在圓跡SAR模式下的3維分辨率：數(shù)據(jù)采集平面(如圖1藍(lán)色框所示平面)上沿斜距方向的距離分辨率Dr，沿雷達(dá)平臺運動軌跡方向的方位分辨率Dy，垂直于數(shù)據(jù)采集平面方向的垂直分辨率Dz，且這3個方向分辨率的表達(dá)式如下所示：

從式(1)–式(3)可以看出，對于強(qiáng)方向性目標(biāo)，其距離分辨率僅與發(fā)射信號帶寬有關(guān)，方位向分辨率和垂直向分辨率主要與中心頻率和目標(biāo)自身的相干散射角的大小相關(guān)。當(dāng)相干散射角較小時，如圖2(c)所示目標(biāo)的3維頻譜近似為平面，此時垂直于斜距平面的方向上分辨能力較弱，CSAR將不能實現(xiàn)3維分辨。

圖3所示為對不同散射相干角下的情況以點目標(biāo)為例進(jìn)行仿真的實驗結(jié)果，依次分別是15°, 30°,60°, 90°, 360°散射相干角下目標(biāo)在垂直于數(shù)據(jù)采集平面的投影情況，從中可以看出對于強(qiáng)方向性目標(biāo)，它的散射特性不能在整個圓形孔徑中保持一致。散射相干角是90°的情況下，才具有一定的分辨能力，在360°才能達(dá)到理論分辨率，但是在15°和30°的時候，它在3維空間中形成一條垂直于數(shù)據(jù)采集平面的直線，我們沒有辦法通過圖像判斷它的真實高度。因此圓跡SAR 3維成像對強(qiáng)方向性目標(biāo)高度成像具有一定困難。這就是單軌跡圓跡SAR對強(qiáng)方向性目標(biāo)高度向分辨能力的局限性，也是本文所要探討的主要問題。

圖2 強(qiáng)方向性目標(biāo)的頻譜支撐域Fig. 2 Spectral domain support of highly directive scatters

圖3 不同散射相干角下垂直于數(shù)據(jù)采集平面的投影Fig. 3 Projection of different scattering angle

3 干涉圓跡SAR 3維重建方法

干涉圓跡SAR 3維重建方法采用單軌跡圓跡SAR數(shù)據(jù)獲取方式，對于強(qiáng)方向性目標(biāo)而言，圓跡SAR360°的全方位觀測可以獲取其準(zhǔn)確的(x, y)，但是對于高度向z的分辨能力較弱。而干涉SAR[9]利用兩幅天線對同一區(qū)域進(jìn)行重復(fù)觀測，充分利用雷達(dá)回波信號所攜帶的相位信息，提取同一目標(biāo)對應(yīng)的兩個回波信號之間的相位差。本方法的關(guān)鍵是對于同一場景，在相同的3維直角坐標(biāo)系下成像，無需配準(zhǔn)，對高度z方向的每一切片層，兩個通道獲得的全孔徑數(shù)據(jù)分別進(jìn)行圓跡SAR成像，再利用干涉SAR的方法獲取這一切片層的干涉相位，為了獲得更好的效果，我們對干涉相位在復(fù)數(shù)域做濾波處理，由于干涉相位只在目標(biāo)的真實高度平面為0，所以可以通過設(shè)定閾值的方法，只保留屬于這一切片層的目標(biāo)。簡言之，干涉圓跡SAR 3維重建方法是將圓跡SAR360°全方位觀測的優(yōu)勢與干涉SAR測高的優(yōu)勢相結(jié)合，以改善單軌跡圓跡SAR對于強(qiáng)方向性目標(biāo)高度向分辨能力弱的特點，進(jìn)而提高3維重建能力。

3.1 幾何模型

干涉圓跡SAR的幾何模型如圖4所示，兩個雷達(dá)天線間的基線長度為b，與水平面的夾角為β，其中天線A為主天線，天線B為副天線。雷達(dá)平臺在距離地面高度H的平面作圓周運動，雷達(dá)平臺在運動的過程中，其基線方向始終與速度方向保持垂直。兩個天線分別形成兩條獨立的圓形孔徑，方位角天線A的軌跡半徑為R。在本文中，假設(shè)兩天線采用乒乓收發(fā)模式，即輪流自發(fā)自收，每個天線各自發(fā)射Chirp信號，中心頻率為fc，帶寬為Br。設(shè)場景中有一任意點目標(biāo)P，其散射特性在方位角范圍內(nèi)保持一致，散射系數(shù)為σp，在其他方向，散射系數(shù)為0。Δα就是散射相干角，當(dāng)Δθ較小時，目標(biāo)P就是我們說的強(qiáng)方向性目標(biāo)。

圖4 干涉圓跡SAR幾何模型Fig. 4 InCSAR geometric model

即使散射特性隨方位向變化，但在不同角度下干涉相位的差別較小，因此可以對360°全孔徑的數(shù)據(jù)直接處理，本文中的實驗也正是這樣處理的。因此，生成2維復(fù)圖像時，散射相干角設(shè)置為360°，雖然這里以強(qiáng)方向性目標(biāo)為主要研究對象，但是本方法對其他散射相干角較大的目標(biāo)也同樣適用。

3.2 相位模型

圖5 干涉CSAR局部幾何關(guān)系Fig. 5 InCSAR partial geometry

本文的相位模型與傳統(tǒng)的干涉測高模型的不同之處在于：干涉相位產(chǎn)生的方式不同。在傳統(tǒng)的干涉測高模型中，干涉相位的產(chǎn)生是由于兩副天線對同一點目標(biāo)的斜距差產(chǎn)生的，需要通過配準(zhǔn)來提取干涉相位，且它的圖像是基帶的；而本文的相位模型推導(dǎo)中，干涉相位是通過圖像偏移產(chǎn)生的，在同一3維坐標(biāo)系中進(jìn)行處理，無需配準(zhǔn)且圖像是非基帶的。

首先我們來推導(dǎo)一下干涉相位與高度差的關(guān)系：

假設(shè)目標(biāo)P的高度為zp，成像采用參考高度zn進(jìn)行聚焦成像，即對主副天線在高度zn獲得的兩幅圖像進(jìn)行干涉處理，目標(biāo)P的干涉相位可以表示為：

其中，Δr為斜距差，fc為信號中心頻率，c為光速。

在給定高度zn，點目標(biāo)P在主圖像中的重建位置為Q1，在副圖像中的重建位置為Q2。假設(shè)Q1的坐標(biāo)為(xq, yq, zn)，則Q2的坐標(biāo)為(xq–Δl, yq, zn)。

高度差Δh=zp–zn與φ的表達(dá)式為：

斜距差Δr與高度差Δh的關(guān)系主要為線性關(guān)系，可通過Δr對Δh求導(dǎo)得到：

式(5)兩邊分別對φ求導(dǎo)，得到：

式(8)兩邊分別對φ求導(dǎo)，得到：

把式(10)，式(11)代入式(9)可得：

因為Δh=0時，Δr=0，所以可以得到Δr與Δh的關(guān)系式：

在三角形ABP中，根據(jù)正弦定理得：

其中Δθ=∠APB為干涉角。把式(13)，式(14)代入式(4)，可得到與Δh的關(guān)系式：

類似的求解方法，我們也可以得到圖像偏移Δl與高度差Δh的關(guān)系式：

3.3 處理流程

干涉圓跡SAR 3維重建方法對每一高度切片的處理流程圖如圖6所示。

圖6 處理流程圖Fig. 6 Process flow chart

干涉圓跡SAR 3維重建方法對每一高度切片的具體的操作步驟如下所示：

步驟1 對兩個干涉天線采集的全孔徑數(shù)據(jù)分別在同一3維直角坐標(biāo)系中聚焦成像，獲得圖像S1(x, y, zn)和S2(x, y, zn)，其中zn=nΔz, Δz為重建平面高度向的采樣間隔。

步驟2 計算主圖像S1與副圖像S2之間的復(fù)數(shù)相關(guān)系數(shù)圖r(x, y, zn)，兩個圖像像素的相關(guān)系數(shù)定義為[10]：

步驟3 對主副圖像生成干涉圖，即求得S1(x, y, zn)和S2(x, y, zn)的共軛乘積。再由此生成干涉相位圖，即：

步驟4 在復(fù)數(shù)域?qū)Ω缮嫦辔粓D進(jìn)行濾波，針對干涉相位圖的濾波方法較多，如自適應(yīng)迭代濾波[11]及矢量濾波法[12]，針對本次實驗的典型目標(biāo)，綜合考慮計算復(fù)雜度及濾波效果，因此選擇矢量濾波方法，其對干涉相位的實部和虛部分別進(jìn)行濾波，公式表示為：

與計算相關(guān)系數(shù)類似，實際計算時，濾波以空間平均的形式進(jìn)行。

步驟5 當(dāng)兩幅圖像的相關(guān)系數(shù)小于閾值ξ或干涉相位超過閾值δ時，將相應(yīng)的像素置為零。即：

對于n=1, 2, ...的每個高度切片zn，重復(fù)以上各步驟，就能夠去除聚焦于非真實高度平面的目標(biāo)，從而保留真實高度平面的目標(biāo)，獲得增強(qiáng)了的場景區(qū)的3維圖像。

4 暗室實驗

4.1 關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計及分析

本次實驗采用的參數(shù)如表1所示。

表1 實驗參數(shù)Tab. 1 Experiment parameters

(1) 相關(guān)系數(shù)ξ的選擇

只有當(dāng)圖像偏移小于一個分辨單元時，干涉相位才滿足式(15)，否則由于圖像對的不相關(guān)，干涉相位將類似于噪聲，不能用于判斷。當(dāng)圖像對的相關(guān)性小于設(shè)定的閾值ξ時，將相應(yīng)目標(biāo)去除。閾值ξ的選擇可以參照差分干涉中PS點的選取[13]，也可以根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計。本次實驗中根據(jù)式(16)，可計算得圖像最大偏移量為0.0036 m，地距分辨率為0.025 m，因此圖像對之間都是相干的，這一點從圖7所示的相干圖中也可以看出，因此在本次實驗中跳過這一步，不再計算圖像的相干系數(shù)。

圖7 z=0平面的相干圖Fig. 7 Coherence map of z=0

本文中的干涉圓跡SAR方法是在同一3維坐標(biāo)系中進(jìn)行處理的，無需對圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。本文中因為圖像對之間的相干性比較高，所以沒有加入相干系數(shù)閾值。如果圖像對的偏移比較大，相干系數(shù)比較低，則需要加入相干系數(shù)閾值，那么我們認(rèn)為小于閾值的部分圖像已去相干，不進(jìn)行干涉處理，只對大于閾值的相干性比較高的部分圖像進(jìn)行處理。如果在實驗數(shù)據(jù)處理中將相干系數(shù)閾值設(shè)為0.8，處理結(jié)果證明對于本次實驗中的情況，加入相干系數(shù)閾值，對重構(gòu)結(jié)果幾乎沒有影響。

(2) 切片高度間隔設(shè)計及干涉相位閾值δ選擇

干涉相位圖的濾波窗口大小選擇為11×11，經(jīng)濾波后，平均噪聲水平約為0.02 rad，具體計算方法參照文獻(xiàn)[14]，本次實驗中Δθ=0.2°, φ=8°，因此由式(22)計算得到Δz約為0.01 m。

因圖像的噪聲水平并不恒定，為保證3維重建后所有目標(biāo)的完整性，結(jié)合多次試驗的結(jié)果，因此我們綜合選擇δ=0.08 rad，此時3維重建效果、效率及精度較優(yōu)。

(3) 相對高程提取精度分析

結(jié)合式(4)及式(15)，可以得到相對高程提取精度為：

本次暗室實驗中Δθ=0.2°, φ=8°, δ=0.08 rad, fc=15 GHz，可以計算得到，相對高程提取精度的理論值為0.0361 m。關(guān)于實際的相對高程精度分析將在后續(xù)工作中進(jìn)一步分析及驗證。

(4) 不模糊高度分析

根據(jù)式(15)可以計算得到不模糊高度滿足如下關(guān)系：

本次實驗中Δθ=0.2°, hmax為2.8369，且坦克目標(biāo)高度小于1 m，所以對于本次實驗中的典型目標(biāo)及相應(yīng)參數(shù)，暫不涉及相位解纏繞問題[13]，這一問題將在后續(xù)研究中開展。

4.2 實際模型

暗室實驗成像幾何如圖8所示，轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，目標(biāo)放置在轉(zhuǎn)臺中心，圖9為在實驗現(xiàn)場拍攝的實驗場景照片，其中目標(biāo)的模型如圖10所示。

圖8 實驗成像幾何Fig. 8 Experiment imaging geometry

圖9 實驗現(xiàn)場Fig. 9 Experiment site

圖10 實驗?zāi)繕?biāo)Fig. 10 Experiment target

本次實驗的目標(biāo)為如圖10所示的坦克，坦克材質(zhì)為金屬，其中坦克由長方體、圓柱體、半球、二面角、三面角等組成，各個部分的組合形式如圖10所示，其中各個部分的尺寸大小如表2所示。

表2 實驗?zāi)繕?biāo)尺寸Tab. 2 Target size

4.3 實驗結(jié)果及分析

從圖10的坦克模型示意圖中可以看出，該目標(biāo)為強(qiáng)方向性目標(biāo)，本文選擇了散射性較強(qiáng)的幾個部分進(jìn)行分析：分別是圓柱⑦與長方體①相交處，圓柱⑧與長方體①相交處，②③④⑤所示的三面角、二面角部分以及⑩所示的6個輪子部分。圖11為處理前后的圖像在不同聚焦面的結(jié)果及其干涉相位圖。原始圖像指未使用本方法前圓跡SAR的成像結(jié)果。輸出圖像為使用本方法后的成像結(jié)果。本方法主要是利用給干涉相位設(shè)定閾值的方法只保留屬于這一平面的目標(biāo)。從原始圖像圖11(a)、圖11(d)和圖11(g)中可以看到，炮管聚焦情況的變化最為明顯，當(dāng)聚焦面z=–0.25, z=0時，可以看到炮管為兩根，說明這兩個成像平面不是炮管的聚焦平面，當(dāng)聚焦面為z=0.1時，炮管得到了很好的聚焦。也就是說，原始圖像不但包含屬于該平面的目標(biāo)，還包括不屬于該平面的目標(biāo)，經(jīng)過本方法處理后，如輸出圖像圖11(b)、圖11(d)和圖11(f)中所示，只保留了聚焦于這一平面的目標(biāo)，而去除了不屬于這一平面的目標(biāo)。

圖11 處理前后的圖像不同聚焦面的結(jié)果對比Fig. 11 Original image and Output image at different focus levels

圖12為采用最大值投影法對處理前后的圖像進(jìn)行比較。從原始圖像圖12(a)、圖12(c)和圖12(e)中可以看到，由于圓跡SAR對強(qiáng)方向性目標(biāo)在垂直于數(shù)據(jù)采集平面的方向上幾乎沒有分辨能力，因此這類目標(biāo)在重建圖像中表現(xiàn)為直線段或弧線段，無法從圖像中判斷其真實高度。通過本方法處理后，如輸出圖像圖12(b)、圖12(d)和圖12(f)中可以看到的，幾乎所有的目標(biāo)都聚焦到了其正確的位置上。從圖12(d)中可以清晰地看到坦克的6個輪子、炮管以及最頂端的半球狀。從圖12(f)中可以看到圓柱形炮臺及兩個特別強(qiáng)的三面角部分。

圖13為采用干涉圓跡SAR 3維重建方法得到的3維效果圖，從圖中可以看到坦克的大致輪廓，6個輪子清晰可見，炮管、炮臺等也比較清楚。

對于本文中的典型目標(biāo)，由于選擇的基線較短，所以沒有出現(xiàn)模糊，但是也限制了成像的精度。在后續(xù)的研究中，我們將選擇長一些的基線以提高成像精度，可能會出現(xiàn)高度模糊，涉及到相位纏繞的問題將在后續(xù)研究中進(jìn)行探討。本方法是實際數(shù)據(jù)的原理性驗證，對于實際的機(jī)載干涉圓跡SAR模式，還需分析運動誤差對干涉相位誤差的影響，但如果采用雙天線單航過干涉模式，不同通道間的運動誤差近似相同，并不會對干涉相位產(chǎn)生較大的影響，不過仍需進(jìn)一步開展機(jī)載飛行實驗進(jìn)行驗證。

5 結(jié)束語

圓跡SAR的360°的全方位觀測可以獲取目標(biāo)準(zhǔn)確的(x, y)，但是對于高度向z的分辨能力較弱。本文針對典型目標(biāo)開展3維圓跡SAR干涉方法研究，開展了基于暗室實驗的原理性驗證，首次給出了實際坦克金屬模型的干涉圓跡SAR的3維重建結(jié)果，驗證了該方法的有效性，同時展示了3維重建與全方位觀測相結(jié)合在目標(biāo)精細(xì)特征描述方面具有的重要應(yīng)用潛力。本文的目的是新體制的暗室實驗的原理性驗證，針對本次實驗中特定的目標(biāo)及實驗條件，目標(biāo)不會出現(xiàn)模糊問題，所以不涉及相位纏繞問題。此外，本次實驗采用雙天線模式，運動誤差對于雙天線而言，對干涉相位的影響較小，因此沒有考慮運動補償問題。這一問題將在后續(xù)開展的機(jī)載飛行實驗中進(jìn)行研究。

圖12 采用最大值投影法對處理前后圖像進(jìn)行對比Fig. 12 Original image and Output image after maximum projection

圖13 3維效果圖Fig. 13 Target’s 3d image

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侯麗英(1986–)，女，籍貫山西，中國科學(xué)院電子學(xué)研究所碩士研究生，研究方向為合成孔徑雷達(dá)成像處理。

E-mail: houly88@163.com

林 赟(1983–)，女，籍貫浙江，2011年獲得中國科學(xué)院電子學(xué)研究所博士學(xué)位，現(xiàn)任中國科學(xué)院電子學(xué)研究所助理研究員，研究方向為合成孔徑雷達(dá)3維成像技術(shù)、多角度SAR成像基礎(chǔ)理論與方法研究。

E-mail: ylin@mail.ie.ac.cn

洪 文(1968–)，女，籍貫陜西，1997年獲得北京航空航天大學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)任職于中國科學(xué)院電子學(xué)研究所，研究員，研究方向為合成孔徑雷達(dá)成像與系統(tǒng)及其應(yīng)用、極化/極化干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用、3維微波成像新概念新體制新方法等。

E-mail: whong@mail.ie.ac.cn

Three-dimensional Reconstruction Method Study Based on Interferometric Circular SAR

Hou Liying①②③Lin Yun①②Hong Wen①②

①(Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

②(National Key Laboratory of Microwave Imaging Technology, Beijing 100190, China)

③(University of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China)

Circular Synthetic Aperture Radar (CSAR) can acquire targets’ scattering information in all directions by a 360° observation, but a single-track CSAR cannot efficiently obtain height scattering information for a strong directive scatter. In this study, we examine the typical target of the three-dimensional circular SAR interferometry theoryand validate the theory in a darkroom experiment. We present a 3D reconstruction of the actual tank metal model of interferometric CSAR for the first time, verify the validity of the method, and demonstrate the important potential applications of combining 3D reconstruction with omnidirectional observation.

Circular Synthetic Aperture Radar (CSAR); Interferometric SAR; Interferometric phase; Threedimensional reconstruction

TN958

A

2095-283X(2016)05-0538-10

10.12000/JR16009

侯麗英, 林赟, 洪文. 干涉圓跡SAR的目標(biāo)三維重建方法研究[J]. 雷達(dá)學(xué)報, 2016, 5(5): 538–547.

10.12000/JR16009.

Reference format: Hou Liying, Lin Yun, and Hong Wen. Three-dimensional reconstruction method study based on interferometric circular SAR[J]. Journal of Radars, 2016, 5(5): 538–547. DOI: 10.12000/JR16009.

2016-01-11；改回日期：2016-05-11；

2016-05-31

*通信作者：侯麗英 houly88@163.com

國家自然科學(xué)基金(61431018, 61201404)

Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (61431018, 61201404)