基于變分模型的陣列三維SAR最優DEM重建方法

師 君張曉玲 韋順軍 向 高 楊建宇

(電子科技大學電子工程學院 成都 611731)

1 引言

陣列3維SAR[1－8]是指利用線型天線陣列代替傳統合成孔徑雷達的單天線結構，通過控制天線陣列的運動，合成2維等效陣列，并結合脈沖壓縮技術獲得3維空間分辨能力，以實現對觀測目標3維成像的技術。與傳統SAR相比，陣列3維SAR具有下視3維成像能力，在地形測繪、災害監測等領域具有廣泛的應用前景。

但是，由于陣列3維SAR需要在機翼上布設線陣天線以獲得該方向的分辨率，載機平臺尺寸限制使得其陣列方向分辨率遠遠低于距離向和航跡向。該缺陷嚴重制約了陣列3維SAR系統整體性能的提升。因此，需要針對陣列3維SAR數據特點，從成像/圖像處理的角度研究提高陣列向分辨率的方法。

由于3維SAR圖像顯著的稀疏特性[9]，稀疏重建技術，如L1正則化方法，OMP，基追蹤等技術目前已經被廣泛用于層析SAR、圓周SAR、軌道3維SAR的成像處理，在提高圖像分辨率、消除旁瓣等方面取得了一定的效果。但在深入研究后發現，直接將稀疏重建技術用于陣列3維SAR圖像增強問題仍存在一些問題。

首先，稀疏特性并不能完全描述陣列3維SAR圖像所具有的典型特征。在地形測繪任務中，目標散射點 3維空間中沿著某個特定的曲面(數字高程圖/DEM)分布，圖像增強應直接針對DEM圖進行處理。而在采用稀疏重建技術時，DEM 圖特有的“單值性”、“連續性”等特征被重述為“稀疏性”，實際上導致了約束條件的放松。單值性的缺失可能導致構造的高程圖存在一個x,y位置對應多個高度的不合理情況，最終導致DEM提取誤差。……