高分辨率SAR建筑目標(biāo)三維重建技術(shù)研究.pdf

1、建筑目標(biāo)的三維重建是從SAR數(shù)據(jù)/圖像獲得建筑目標(biāo)的空間三維結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)，在城市發(fā)展與規(guī)劃、城區(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)序監(jiān)測(cè)、災(zāi)后結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估、城區(qū)動(dòng)目標(biāo)研究等遙感應(yīng)用中具有重要意義。本文以米級(jí)和亞米級(jí)高分辨率SAR數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以實(shí)際環(huán)境中常見的基本立方體及其組合體結(jié)構(gòu)的建筑目標(biāo)為研究對(duì)象，依據(jù)SAR圖像中這些建筑目標(biāo)的典型電磁散射特征，通過散射特征的準(zhǔn)確提取和建筑物幾何參數(shù)的精確估計(jì)實(shí)現(xiàn)建筑目標(biāo)主體結(jié)構(gòu)的三維重建。主要開展的研究工作包括:

2、r>　　1、建筑目標(biāo)SAR成像機(jī)理及其主要散射特征的研究。系統(tǒng)歸納了建筑目標(biāo)的三維結(jié)構(gòu)與圖像表現(xiàn)之間的映射關(guān)系，討論了其成像特點(diǎn)和影響因素。針對(duì)建筑目標(biāo)SAR圖像中的疊掩(layover)、二次散射(double bounce)、陰影(shadow)等散射特征，詳細(xì)分析了它們的形成原因、圖像特點(diǎn)和影響因素。
　　2、建筑目標(biāo)SAR散射特征提取技術(shù)研究。針對(duì)傳統(tǒng)提取方法中存在的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)高旁瓣干擾問題，從回波域出發(fā)，分別提出了結(jié)合H

3、ough變換檢測(cè)的二次散射稀疏重構(gòu)技術(shù)、結(jié)合TV約束的強(qiáng)后向散射稀疏重構(gòu)技術(shù)、結(jié)合幅值反變換和TV聯(lián)合約束的陰影稀疏重構(gòu)技術(shù)，降低了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)旁瓣對(duì)散射特征提取的影響，提高了特征提取精度。仿真結(jié)果和方法對(duì)比驗(yàn)證了三種方法的有效性。
　　3、建筑目標(biāo)幾何參數(shù)估計(jì)技術(shù)研究。在SAR數(shù)據(jù)條件較好的情況下，提出了基于立體幾何反演的參數(shù)估計(jì)方法，具有良好的估計(jì)精度和計(jì)算效率。在SAR數(shù)據(jù)條件不理想時(shí)，提出了交替迭代與互信息匹配方法，在實(shí)現(xiàn)多

4、幾何參數(shù)精確估計(jì)的同時(shí)，取得了估計(jì)性能和計(jì)算復(fù)雜度的良好平衡。仿真結(jié)果和方法對(duì)比驗(yàn)證了兩種方法的有效性。
　　4、組合體建筑目標(biāo)的三維重建技術(shù)研究。將現(xiàn)有的以基本立方體為主的建筑目標(biāo)三維重建技術(shù)，進(jìn)一步推廣到更為復(fù)雜且更常見的組合體建筑目標(biāo)，提出了組合體結(jié)構(gòu)填充與匹配優(yōu)化技術(shù)。其中，通過提取建筑目標(biāo)的“結(jié)構(gòu)基元”，利用定位、標(biāo)記、修正和填充等處理過程構(gòu)建了復(fù)雜組合體建筑的結(jié)構(gòu)模型;在此基礎(chǔ)上結(jié)合互信息匹配和多參數(shù)優(yōu)化技術(shù)完成了結(jié)構(gòu)

5、匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高精度的復(fù)雜組合體建筑目標(biāo)的三維重建。在TerraSAR-X數(shù)據(jù)和實(shí)際高程測(cè)量數(shù)據(jù)的支持下，驗(yàn)證了所提方法的有效性、可靠性和精確性。
　　5、多視角SAR數(shù)據(jù)下建筑目標(biāo)的融合重建技術(shù)研究。針對(duì)單視SAR中建筑目標(biāo)足跡提取存在的高虛警和高旁瓣干擾問題，利用多視角SAR數(shù)據(jù)提出了基于“稀疏重構(gòu)—融合—置信評(píng)分檢驗(yàn)”的足跡提取方法。針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景中建筑目標(biāo)存在后向散射混疊、結(jié)構(gòu)遮擋以及結(jié)構(gòu)未知等問題，提出了基于結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)