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SAR已成为遥感对地观测的重要手段之一,SAR图像解译问题倍受关注。针对对SAR图像的解译能力远落后于数据获取能力这一现状,本论文对建筑物SAR图像解译开展了研究,针对简化、单体以及组合体建筑物开展了物理特性分析、SAR图像仿真、散射特征分析以及目标信息提取。论文的主要工作和创新性成果如下: 1.针对简化建筑物: 提出了一种简化建筑物SAR图像仿真方法,建立了针对简化建筑物模型具有普适性意义且易于算法实现的散射幅度和几何表达式,直观反映了雷达以及目标信息与SAR图像特征之间的关系,同时降低了仿真运算量。 分析了建筑物基础二次散射特征的几何特性以及散射分布,解释了其在SAR图像中的散射现象:对称的沿着墙基的远距离向有所延展的直线,其中间部分散射强度最强且均匀分布,沿两端强度逐渐减弱。提出了基于该二次散射特征几何模型的建筑物高度提取方法,改善了现有方法对数据幅度和建筑物场景表面属性参数的精度要求高或对建筑物类型以及成像条件适用性差的问题。 2.针对单体建筑物: 针对当前对单体建筑物的研究仅是针对一些特定建筑物的问题,丰富了建筑物的一些细节结构,同时为了使研究结果更具普适性意义通过物理特性分析归纳了建筑物的四类基本细节结构:二面角、三面角、二面角衍生结构、以及三面角衍生结构。 对上述基本细节结构的建筑物模型开展了散射特征分析和信息提取研究: 针对拓展屋檐建筑物,分析了二面角衍生结构(即屋檐凸出结构、墙面与地面的组合结构)引起的四次散射特征,解释了其在SAR图像中的散射现象:位于建筑物目标主要成像范围外的远距离区域的强散射直线。建立了该特征和基础二次线特征之间的距离的几何模型,提取出建筑物高度。 针对“凹槽”型墙面建筑物,分析了三面角衍生结构(即凹槽与地面的组合结构)引起的奇数次(即N和N+2次,N=3、5...)散射特征,解释了其在SAR图像中的散射现象:位于建筑物目标主要成像范围外的远距离区域的三个强散射点。利用该特征提取出凹槽结构的起始高度以及自身高度。 3.针对组合体建筑物: 针对现有研究主要关注单体建筑物,忽略周围建筑物对其影响的问题,考虑了组合体建筑物,同时为了使研究结果更具普适性意义通过物理特性分析归纳了建筑物场景的四类基本组合体结构:不完整二面角、二面角衍生结构、不完整三面角、三面角衍生结构。 对上述基本组合体结构的建筑物模型开展了散射特征分析和信息提取研究: 针对简化平顶-平顶组合体建筑物,分析了二面角衍生结构(即两平行方形墙面与中间地面的组合结构)引起的高阶偶数次(四次及六次)散射特征,解释了其在SAR图像中的散射现象:位于组合体建筑物主要成像范围外的远距离区域的两条强散射直线。利用该特征以及不完整二面角的二次线特征提取出单个建筑物的高度和两建筑物间的水平距离。 针对简化平顶-V型墙面组合体建筑物,分析了三面角衍生结构(即两平行的V型和方形墙面与中间地面的组合结构)引起的高阶奇数次(主要为九次)散射特征,解释了其在SAR图像中的散射现象:位于组合体建筑物主要成像范围外的远距离区域的强散射点。利用该特征、不完整三面角的三次点特征以及V型结构的二次线特征提取出两建筑物间的高度差和水平距离。