研究意义
基于稀疏信号处理的SAR二维成像方法，相比于传统的匹配滤波方法，存在明显优势：在欠采样条件下，稀疏SAR成像依然可以实现成功重构；在满采样条件下，稀疏SAR成像可以抑制加性噪声、相干斑噪声，实现点目标、分布式目标特征增强。稀疏SAR成像对成像性能与图像质量的提升，有益于基于SAR复图像的后处理及应用，比如极化SAR、干涉SAR、层析SAR等。将基于稀疏信号处理的SAR二维成像结果应用于极化、干涉、层析成像等后续处理的前提，是保证稀疏SAR成像具备保相性，这需要我们分析、验证稀疏重构算法在SAR成像中的相位保持能力。
本文工作
针对上述需求，本论文开展了基于稀疏重构算法的保相性理论分析，并进行了稀疏SAR成像Offset测试，从理论和实验两方面验证了稀疏SAR成像的相位保持能力。本文创新点具体如下：
(1) 面向L1、L1-TV和L2,1正则化等典型稀疏SAR重构模型，基于交替方向乘子法（ADMM）提出一种通用稀疏重构框架，使保相性理论分析具备兼容性与可拓展性。
(2) 利用方位-距离解耦算子替代观测矩阵及其共轭转置，既可以建立稀疏重构结果与匹配滤波结果之间的联系，从而简化保相性理论分析，又可以避免巨额的存储与计算损耗。
(3) 以基于方位-距离解耦与ADMM的稀疏重构框架为切入点，结合匹配滤波结果的保相性，从理论角度逐步骤对比分析了稀疏SAR成像的相位保持能力。
(4) 对基于典型重构模型的稀疏SAR成像结果开展Offset测试，利用仿真及实测数据实验验证了稀疏SAR成像的保相性。
实验结果
本文利用高分3号（GF-3）实测SAR数据开展了稀疏重构实验，并对成像结果进行了Offset测试，验证了稀疏SAR成像的相位保持能力。
实验场景中既包含点目标又包含分布式目标。在满采样条件下，分别利用匹配滤波、L1和L1-TV正则化方法进行重构；在欠采样条件下，分别利用匹配滤波和L2,1正则化方法进行重构。可以看出，稀疏SAR成像方法具备加性噪声、相干斑噪声和模糊抑制能力。然后，为进行Offset测试，我们沿方位向和距离向分别移动100个点，对原始数据进行切割、补零，并对平移后的数据重复上述成像处理。最终，我们对实测SAR数据的成像结果进行了干涉Offset测试，统计了平移前后重合区域干涉相位的均值和标准差，从结果中可以看出，稀疏SAR成像结果的干涉相位均值小于0.1°，标准差小于5°，符合测试标准，具备保相能力。
文章下载
Xu Z Q, Zhang B C, Li G Z, et al. Analysis of Phase Preservation and Interferometric Offset Test in Sparse SAR Imaging. Sci China Inf Sci, 2023, doi: doi/10.1007/s11432-023-3833-x
http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11432-023-3833-x
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