高分辨率SAR建筑目標三維重建技術研究.pdf

1、建筑目標的三維重建是從SAR數(shù)據(jù)/圖像獲得建筑目標的空間三維結構信息的技術，在城市發(fā)展與規(guī)劃、城區(qū)動態(tài)時序監(jiān)測、災后結構與經(jīng)濟損失評估、城區(qū)動目標研究等遙感應用中具有重要意義。本文以米級和亞米級高分辨率SAR數(shù)據(jù)為基礎，以實際環(huán)境中常見的基本立方體及其組合體結構的建筑目標為研究對象，依據(jù)SAR圖像中這些建筑目標的典型電磁散射特征，通過散射特征的準確提取和建筑物幾何參數(shù)的精確估計實現(xiàn)建筑目標主體結構的三維重建。主要開展的研究工作包括:

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

3、ough變換檢測的二次散射稀疏重構技術、結合TV約束的強后向散射稀疏重構技術、結合幅值反變換和TV聯(lián)合約束的陰影稀疏重構技術，降低了點擴散函數(shù)旁瓣對散射特征提取的影響，提高了特征提取精度。仿真結果和方法對比驗證了三種方法的有效性。
　　3、建筑目標幾何參數(shù)估計技術研究。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)估計方法，具有良好的估計精度和計算效率。在SAR數(shù)據(jù)條件不理想時，提出了交替迭代與互信息匹配方法，在實現(xiàn)多

4、幾何參數(shù)精確估計的同時，取得了估計性能和計算復雜度的良好平衡。仿真結果和方法對比驗證了兩種方法的有效性。
　　4、組合體建筑目標的三維重建技術研究。將現(xiàn)有的以基本立方體為主的建筑目標三維重建技術，進一步推廣到更為復雜且更常見的組合體建筑目標，提出了組合體結構填充與匹配優(yōu)化技術。其中，通過提取建筑目標的“結構基元”，利用定位、標記、修正和填充等處理過程構建了復雜組合體建筑的結構模型;在此基礎上結合互信息匹配和多參數(shù)優(yōu)化技術完成了結構

5、匹配，進而實現(xiàn)了高精度的復雜組合體建筑目標的三維重建。在TerraSAR-X數(shù)據(jù)和實際高程測量數(shù)據(jù)的支持下，驗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)下建筑目標的融合重建技術研究。針對單視SAR中建筑目標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—融合—置信評分檢驗”的足跡提取方法。針對復雜場景中建筑目標存在后向散射混疊、結構遮擋以及結構未知等問題，提出了基于結構模型的構