高效能低成本！中国团队原创实现合成孔径雷达微波视觉三维成像
中国科学院空天信息创新研究院(空天院)4月9日发布消息说，该院项目团队基于其首创的合成孔径雷达(SAR)微波视觉三维成像理论方法，开创出一种全新的SAR三维成像技术路径，已成功实现高效能与低成本SAR三维成像。推广应用前景广阔
中国科研团队这一项原创性研究成果，当天在北京通过国家自然科学基金委员会信息科学部重大项目“合成孔径雷达微波视觉三维成像理论与应用基础研究”结题审查。项目验收专家组指出，该结题项目成果在多个型号工程和国家级项目中得到应用，推广应用前景广阔。
项目负责人、中国科学院院士丁赤飚表示，该项目牵引了SAR成像处理的“微波视觉”智能化发展方向，相关成果可大幅降低三维成像SAR系统的复杂度和数据获取的时间成本，对提升中国现有SAR系统应用效能和发展新一代三维SAR系统具有重要意义。
微波视觉三维SAR设备。(中国科学院空天院 供图)
项目团队认为，相比传统方法，他们本项原创成果大幅减少三维成像所需的数据采集量，同时提升成像精度，实现高效能、低成本的SAR三维成像，可为遥感测绘、灾害监测等领域提供更有力的技术支撑。联合启动重大项目
中国科学院空天院介绍，SAR是高分辨率对地观测的重要手段之一，不受天气和光照因素的影响，具有全天时、全天候优势。与传统的二维成像相比，SAR三维成像能有效解决地形和目标投影至二维图像的混叠问题，大幅提升识别精度和建模能力，已成为该领域重要发展方向。
然而，目前中外提出并研究的SAR三维成像技术体制主要依赖孔径扩展获得第三维信息，导致数据采集周期过长或观测通道多、硬件系统复杂，严重制约了SAR三维成像的实际应用和推广。
面向SAR三维成像技术发展的迫切需求，中国科学院空天院微波成像全国重点实验室牵头联合相关高校和科研院所，2020年1月启动“合成孔径雷达微波视觉三维成像理论与应用基础研究”重大项目，目标是建立 SAR微波视觉三维成像新理论、新方法、新技术，降低三维成像SAR系统的复杂度，为发展中国新一代三维SAR系统、提升中国SAR系统应用效能奠定理论方法基础。
全极化SAR三维成像数据。(中国科学院空天院 供图)
基于SAR微波视觉三维成像原创理论方法，项目团队成功研制SAR微波视觉三维成像处理原型系统。该系统打破了现有SAR三维成像处理依赖大量观测且需要较多人工处理的传统技术框架，通过“微波视觉”智能处理方法，可自动识别建筑等目标的三维几何结构特征并建立初步的结构模型作为约束；通过相关专业的深度学习和迭代式精化求解，将三维成像所需的观测数量减少50%以上，同等条件下点云高程精度提升30%以上。
成果中外广泛关注
目前，SAR微波视觉三维成像处理原型系统已成功试用于中国机载SAR和星载SAR的地面处理系统，为开展西部多云多雾的复杂山区、城市区域的高精度地形和重要设施测绘提供有力支撑。特别是该系统已推广应用至航空冰雷达冰川透视三维成像，首次实现祁连山脉等区域复式山谷冰川冰厚测量。
此外，项目团队还研制出一套微波视觉三维SAR设备，并开展数据获取和技术验证。这是一套小型化无人机载全极化阵列干涉SAR设备，具有全极化阵列干涉、高通道幅相一致性、基线可灵活配置等特点。业内专家称，目前国际上尚未见类似的小型全极化阵列干涉SAR系统，具有较强的创新性。
单极化SAR三维成像数据。(中国科学院空天院 供图)
基于上述微波视觉三维SAR设备，项目团队构建并发布SAR微波视觉三维成像数据集，成为首个国产SAR三维成像数据集，从而有效缓解了当前SAR三维成像数据集稀缺的现状，得到中外的广泛关注。
其中，在《雷达学报》网站上，该数据集迄今累计已有200多个机构共1.1万余次下载，助力SAR三维成像及相关领域发展。(完)
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