高效能低成本！中國團隊原創實現合成孔徑雷達微波視覺三維成像

中國科學院空天信息創新研究院(空天院)4月9日發布消息說，該院項目團隊基于其首創的合成孔徑雷達(SAR)微波視覺三維成像理論方法，開創出一種全新的SAR三維成像技術路徑，已成功實現高效能與低成本SAR三維成像。推廣應用前景廣闊

中國科研團隊這一項原創性研究成果，當天在北京通過國家自然科學基金委員會信息科學部重大項目“合成孔徑雷達微波視覺三維成像理論與應用基礎研究”結題審查。項目驗收專家組指出，該結題項目成果在多個型號工程和國家級項目中得到應用，推廣應用前景廣闊。

項目負責人、中國科學院院士丁赤飚表示，該項目牽引了SAR成像處理的“微波視覺”智能化發展方向，相關成果可大幅降低三維成像SAR系統的復雜度和數據獲取的時間成本，對提升中國現有SAR系統應用效能和發展新一代三維SAR系統具有重要意義。

微波視覺三維SAR設備。(中國科學院空天院 供圖)

項目團隊認為，相比傳統方法，他們本項原創成果大幅減少三維成像所需的數據采集量，同時提升成像精度，實現高效能、低成本的SAR三維成像，可為遙感測繪、災害監測等領域提供更有力的技術支撐。聯合啟動重大項目

中國科學院空天院介紹，SAR是高分辨率對地觀測的重要手段之一，不受天氣和光照因素的影響，具有全天時、全天候優勢。與傳統的二維成像相比，SAR三維成像能有效解決地形和目標投影至二維圖像的混疊問題，大幅提升識別精度和建模能力，已成為該領域重要發展方向。

然而，目前中外提出并研究的SAR三維成像技術體制主要依賴孔徑擴展獲得第三維信息，導致數據采集周期過長或觀測通道多、硬件系統復雜，嚴重制約了SAR三維成像的實際應用和推廣。

面向SAR三維成像技術發展的迫切需求，中國科學院空天院微波成像全國重點實驗室牽頭聯合相關高校和科研院所，2020年1月啟動“合成孔徑雷達微波視覺三維成像理論與應用基礎研究”重大項目，目標是建立 SAR微波視覺三維成像新理論、新方法、新技術，降低三維成像SAR系統的復雜度，為發展中國新一代三維SAR系統、提升中國SAR系統應用效能奠定理論方法基礎。

全極化SAR三維成像數據。(中國科學院空天院 供圖)

基于SAR微波視覺三維成像原創理論方法，項目團隊成功研制SAR微波視覺三維成像處理原型系統。該系統打破了現有SAR三維成像處理依賴大量觀測且需要較多人工處理的傳統技術框架，通過“微波視覺”智能處理方法，可自動識別建筑等目標的三維幾何結構特征并建立初步的結構模型作為約束；通過相關專業的深度學習和迭代式精化求解，將三維成像所需的觀測數量減少50%以上，同等條件下點云高程精度提升30%以上。

成果中外廣泛關注

目前，SAR微波視覺三維成像處理原型系統已成功試用于中國機載SAR和星載SAR的地面處理系統，為開展西部多云多霧的復雜山區、城市區域的高精度地形和重要設施測繪提供有力支撐。特別是該系統已推廣應用至航空冰雷達冰川透視三維成像，首次實現祁連山脈等區域復式山谷冰川冰厚測量。

此外，項目團隊還研制出一套微波視覺三維SAR設備，并開展數據獲取和技術驗證。這是一套小型化無人機載全極化陣列干涉SAR設備，具有全極化陣列干涉、高通道幅相一致性、基線可靈活配置等特點。業內專家稱，目前國際上尚未見類似的小型全極化陣列干涉SAR系統，具有較強的創新性。

單極化SAR三維成像數據。(中國科學院空天院 供圖)

基于上述微波視覺三維SAR設備，項目團隊構建并發布SAR微波視覺三維成像數據集，成為首個國產SAR三維成像數據集，從而有效緩解了當前SAR三維成像數據集稀缺的現狀，得到中外的廣泛關注。

其中，在《雷達學報》網站上，該數據集迄今累計已有200多個機構共1.1萬余次下載，助力SAR三維成像及相關領域發展。(完)

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