SARMV3D-1.0:SAR微波视觉三维成像数据集

三维成像是合成孔径雷达技术发展的前沿趋势之一,目前的SAR三维成像体制主要包括层析和阵列干涉,但面临数据采集周期长或系统过于复杂的问题,为此该文提出了SAR微波视觉三维成像的新技术思路,即充分挖掘利用SAR微波散射机制和图像视觉语义中蕴含的三维线索,并将其与SAR成像模型有效结合,以显著降低SAR三维成像的系统复杂度,...     

合成孔径雷达三维成像——从层析、阵列到微波视觉

合成孔径雷达3维成像技术可以消除目标和地形在2维图像上产生的严重混叠,显著提升目标识别和3维建模能力,已经成为当前SAR发展的重要趋势。合成孔径雷达3维成像技术经过了数十年的发展,已提出多种技术体制。该文系统性回顾了SAR 3维成像技术领域的发展过程,深入分析了现有SAR 3维成像技术的特点;指出了SAR回波及图像中蕴含的未被现有技术利用的3维信息,提出“合成孔径雷达微波视觉3维成像”的新概念和新思路,将SAR成像方法与微波散射机制和图像视觉语义有机融合,形成SAR微波视觉3维成像理论与方法,实现高效能、低成本的SAR 3维成像。该文重点阐述了SAR微波视觉3维成像的概念、目标和关键科学问题,并给出了初步的技术途径,为SAR 3维成像提供了新的技术思路。      

无人机载双站干涉SAR系统关键技术分析与实验验证研究

双站干涉合成孔径雷达(SAR)技术可突破单站双天线干涉SAR的基线限制,获得更加灵活的基线构型,有利于提升干涉测量精度。无人机载双站干涉SAR机动性好、飞行成本低,具有很高的应用价值,也能为无人机载分布式干涉、三维成像等提供关键支撑,具有重要的研究意义。中国科学院空天信息创新研究院牵头设计研制了国内首套无人机载双站干涉SAR系统,并在内蒙古百灵机场开展了飞行实验。该文简要介绍了该系统方案设计、基本构成和主要性能,并重点介绍了该系统的空间、时间及相位同步和数据处理关键技术,然后介绍了首次飞行实验的方案和实施研究情况,最后给出了实验数据处理结果,验证了关键技术和该无人机载双站干涉SAR系统0.5 m高程测量精度等主要指标,为后续多无人机平台协同开展分布式干涉数据获取及处理研究提供了基础。     

机载多维度SAR航空观测系统实验初步进展

随着合成孔径雷达(SAR)技术的发展,从极化、频率、角度和时相等多个维度空间联合观测成为SAR发展的重要趋势,但维度联合观测的系统与实验少有报道。该文概要介绍了机载多维度SAR(MSJosSAR)航空观测系统的能力,归纳总结了该系统的技术特点。提出多维度SAR一致性成像方法,实现多波段成像后的配准精度优于1个像元。分析了多波段极化角度特征谱、多方位角层析3维结构重建、多时相相干变化检测等3种SAR多维观测量的初步实验结果,验证了系统的多维观测能力。     

无先验模型复杂结构设施SAR全方位三维成像方法研究

复杂结构设施的SAR三维成像是SAR成像领域的热点和难点问题。现有SAR三维成像依赖于高程方向的多通道或多次飞行,对雷达系统或数据获取的要求较高。该文提出无先验模型复杂结构设施三维成像方法,仅需一次飞行即可获得先验信息未知区域全场景全方位三维图像。该方法充分利用圆迹SAR的全方位观测、解叠掩和解高程模糊优势,无需目标预先建模和三维成像网格构建,适用于大面积区域复杂结构设施的精细三维成像,在雷达三维成像实用化技术方面取得了重要进展。通过该方法首次获得FAST射电望远镜的雷达全方位三维图像,验证了理论与方法的正确性与有效性。      

基于空变运动误差分析的微波光子超高分辨SAR成像方法

针对运动误差空变对实现微波光子雷达超高分辨SAR成像的影响,该文提出了一种基于空变运动误差分析的超高分辨成像方法。首先通过解析求解获得中心波束平面补偿下的剩余空变误差表达式,提出了运动误差空变影响判定准则。接着针对微波光子SAR系统条件的不同判定结果,提出相应的成像流程。最后对所提判定准则与成像方法进行点仿真验证,并对录取的车载10 GHz微波光子超高分辨SAR实测数据进行分析与成像处理,实验结果表明所提方法的有效性。      

重复飞行机载干涉SAR的实验研究

该文在介绍重复飞行机械干涉SAR基本原理之后，分析了在L波段机载SAR（CASSAR）飞行实验中的航线控制方式和航线偏差对干涉成像的影响，研究了基于INS／GPS组合导航系统的运动补偿方法，提出了利用配准点拟合投影函数方法解决非平行基线的去相干性问题，通过高程反演，获得了观测地区局部的三维地形图。     

无人机载SAR实时信号处理系统设计

针对合成孔径雷达实时成像处理中数据量大、数据吞吐率高、成像算法实现复杂等特点,设计了适合于无人机载SAR实时信号处理系统的硬件平台和实时信号处理算法流程。该信号处理系统包括一块带有AD采集功能的接口板和两块以TS201为核心处理器的信号处理板。考虑到实时性要求和无人机平台的不稳定性,设计了一种结合惯导和回波数据进行运动补偿的改进型RD成像算法。在无人机平台上成功稳定地实现大面积连续实时成像,证明信号处理系统稳定可靠,实时信号处理算法可行。     

一个高精度无人机载多功能SAR系统

该文介绍了中国科学院电子学研究所研制的一个高精度无人机载多功能SAR系统,该系统可灵活工作在Ku和X波段,具有高分辨率、干涉、全极化成像能力。该文对该系统的指标、功能、组成进行了描述,提出了高精度运动补偿、宽带信号产生和中频接收、多通道幅相一致性保持等方案,通过车载和无人机飞行实验,验证了无人机装载多功能SAR系统的可行性。     

微波视觉与SAR图像智能解译

高分辨率雷达成像技术和人工智能、大数据技术的快速发展,有力促进了雷达图像智能解译技术的进步。由于雷达传感器本身的特殊性和电磁散射成像物理的复杂性,雷达图像的解译缺乏光学图像的直观性,准确迅速识别分类的需求对雷达图像解译提出了迫切的挑战。在借鉴人脑光视觉感知机理和计算机视觉图像处理相关技术基础上,进一步融合电磁散射物理规律及其雷达成像机理,我们提出发展微波域雷达图像解译的“微波视觉”的新交叉领域研究。该文介绍微波视觉的概念与内涵,提出微波视觉认知模型,阐述其基础理论问题与技术路线,最后介绍了作者团队在相关问题上的初步研究进展。     

基于即时稠密三维重构的无人机视觉定位

传统景象匹配定位方法在用于低空无人机定位时,易因低空航拍图像视场小,且与卫星图像（带有地理信息）的拍摄角度差异大而失败.本文提出了一种基于即时稠密三维重构的无人机视觉定位方法,通过将稠密三维点云与卫星图像匹配以实现无人机定位.首先根据图像序列快速估计摄像机位姿,而后使用多深度图协同去噪与优化算法生成稠密三维点云,随后通过变换观察视角由稠密三维点云生成与卫星图像拍摄视角相近的虚拟视图,最后将虚拟视图与卫星图像匹配并得到无人机的地理坐标.由于稠密三维点云包含多张图像的信息,覆盖面积大,且可变化观察视角,因此能够有效克服上述两个问题.实验证明了本文方法的有效性.     

用于地面目标微波特性测量的飞艇SAR系统

针对地面目标微波散射特性的高分辨率成像测量需求,该文给出了一种基于飞艇平台的合成孔径雷达(SAR)测量系统。介绍了飞艇SAR系统的构成和功能,详细探讨了合成孔径雷达的技术性能,提出了针对飞艇慢速飞行平台所采取的结合IMU,DGPS和自聚焦的成像和运动补偿方案。通过实际飞行试验,验证了飞艇SAR对目标高分辨率成像测量的可行性。     

基于多通道联合自聚焦技术的机载三维SAR运动补偿

机载3维SAR通过天线阵实现3维的分辨,这也导致在分析3维SAR系统的运动误差时,不但要考虑载机的平动误差带来的天线阵整体平移,更要考虑载机转动误差带来的阵元间相对位置变化,因此针对3维SAR的运动误差的分析与传统单通道SAR相比难度更大。该文从平动误差和转动误差导致的斜距变化出发,利用天线阵的线性几何构型,提出基于多通道联合自聚焦技术的运动补偿算法。该算法可同时得到平动和转动误差,从而使载机运动误差得到精确补偿。最后通过仿真实验验证了算法的有效性。     

关于立体视觉与真三维立体显示技术

真三维立体显示技术是近年来新兴的三维显示技术,文章从人的视觉生理学角度介绍立体显示的相关原理,阐述真三维立体显示的相关概念。然后将目前的立体显示器进行分类,着重介绍目前现有的真三维立体显示以及其最新的技术发展情况。最后,通过比较这几种最新技术的优劣和应用领域,展望了自主开发真三维显示技术的可能性。     

用于机载线阵三维SAR成像的MIMO阵列构型设计

机载线阵3维SAR成像技术在军事和民用方面都有着广泛应用,是当前雷达成像领域的研究热点。其切航迹向分辨率是利用机翼上的线阵所获取,阵列分布直接影响到成像性能。受机翼体积的限制,机载线阵3维SAR系统的阵元数有限,可以采用MIMO技术来获取更多的目标信息,提高切航迹向的空间采样能力。该文研究了机载线阵3维SAR系统的阵列设计问题,即以空间卷积原理为基础,归纳出卷积逆运算的规律,从而通过卷积逆运算求解出多组MIMO线阵设计方案,并从机载线阵3维SAR成像的需求出发,分析了各组设计方案的优缺点,为实际构建机载线阵3维SAR成像系统提供了技术支撑。     

真三维立体显示技术研究现状与进展

文章从双目视觉机理角度介绍了立体显示的相关原理,阐述了真三维立体显示的相关概念,同时解释了基于体素的三维显示技术,介绍了国外真三维立体显示技术的最新发展情况,并介绍我实验室自主研发的固态体积式真三维立体显示器的最新研究进展。     

干涉合成孔径雷达目标的三维重建

干涉SAR目标的三维重建是利用干涉SAR的基本测量值和干涉SAR成像的几何关系确定地面目标点的三维位置。现有算法均建立在平面电磁波、平地假设的基础上,不可避免地引入严重的位置误差。该文从干涉SAR的基本方程入手,在球形地球和球面电磁波的普遍模型基础上,推导出干涉SAR三维重建的解析解,并将该算法与现有三维重建算法进行了数值计算比较。     

一种基于激光测距技术的三维可视化系统

构建一个基于激光距离探测器的物体表面三维建模与成像系统,通过对运动物体的多次连续扫描,根据采集到的二维距离信息和扫描仪的运动方程以及转动姿态,建立物体表面的三维空间模型.其作为一个PC/104嵌入式系统,可应用于室内物体表面建模,也适用于将扫描仪挂载在车辆或小型无人机等移动平台上,进行室外地表环境的三维可视化.