一种基于贝叶斯估计的旋转轨道SAR建筑物三维成像方法研究

来源：信号处理杂志 2026年第3期北京时间：

作者：董健坤, 林赟, 王彦平, 申文杰, 李洋, 蒋雯, 白泽朝

摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）是城市建筑物健康监测的重要遥感手段，SAR二维成像面临着因为建筑物的复杂结构所导致的遮蔽、顶底倒置或透视伸缩的几何畸变等问题和挑战。SAR依靠建筑物的二维投影产生的几何形变使其能够获取建筑物的三维结构信息，具备了三维成像能力，解决了典型的二维几何畸变问题，所以SAR三维成像在建筑物健康监测方面具有重要意义。本文提出了一种基于贝叶斯算法估计的旋转毫米波SAR三维成像模式， 这提供了一种全新的测量方法来对建筑物的三维结构进行三维点云重建并通过建筑物高度测算点云精度。但是SAR三维成像通常会由于旁瓣或相干斑等影响，使得成像效果较差。因此本研究搭建一种多角度毫米波雷达数据采集系统，通过毫米波雷达直线轨道旋转采集建筑物多角度数据。本研究对SAR图像采用分层匹配的策略，通过求解距离-多普勒（Rang-Doppler， R-D）方程，并且采用相关匹配的方法计算不同图像对的投影点的相似性，从而避免大量计算，提高计算效率。鉴于SAR三维成像容易受到匹配错误点的影响，本研究建立一种基于立体匹配的混合分布模型，将图像中的几何偏移程度建模为目标误差，通过概率的方式最小化误差分布以获得最佳高程，加速三维成像过程。本研究通过实际数据采集处理的方式验证了所提出方法的有效性以及成像模式的可靠性，本研究使用77 GHz工作频率毫米波雷达来进行建筑物多角度数据采集及三维点云成像并测量建筑物高度，对成像结果进行分析，并与建筑物的激光雷达（Light Detection and Ranging， LiDAR）点云高度进行对比，成像精度达到0.412 m。

关键词：SAR三维成像, 旋转轨道SAR, 贝叶斯估计, R-D方程, 毫米波雷达