利用遥感技术手段实现建筑物提取和三维重构一直以来都是遥感领域的热点研究内容之一。随着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术的不断进步,获取高分辨率SAR图像的能力不断提高。在高分辨率条件下,建筑物表现出几何结构特征更加明显,为确定建筑物的位置和空间结构提供了一种重要的数据来源。然而,由于SAR图像本身的质量问题以及SAR成像机制导致的建筑物“几何畸变”现象,目前利用高分辨率SAR图像进行城市结构解译和建筑物提取的水平尚未达到应用要求。因此,如何从高分辨率SAR图像中准确、快速地实现建筑物提取和三维重构成为具有重要意义的研究方向。　　 针对城市地区高分辨率SAR图像信息提取和自动解译应用的需求,本文开展了高分辨率SAR图像建筑物和三维重建方法的研究工作。主要的研究工作包括以下四个方面:　　 (1)开展了高分辨率SAR图像建筑物成像表征分析和仿真技术的研究工作。分析了建筑物主要的电磁散射机制,及其在SAR图像中产生的典型几何结构的亮度、形状和纹理等特点。开展了基于图形电磁计算法(GRECO,Graphical Electromagnetic Computing)的SAR图像建筑物几何结构特征仿真方法研究。对不同成像条件、不同屋顶类型的建筑物进行仿真实验和分析,一方面用于验证建筑物SAR图像成像模型分析的正确性和仿真方法的有效性,另一方面为基于仿真图像匹配的建筑物高度提取方法提供数据支持。　　 (2)开展了高分辨率SAR图像建筑物典型几何结构特征信息提取方法的研究工作。(a)提出了一种基于改进Hough变换的建筑物L形结构提取方法,在Hough变换过程中引入降采样尺度因子,重点了解决了实际SAR图像中建筑物二次散射结构边界波折和宽度较大的问题,并采用直角编组方法实现建筑物L形二次散射结构提取。(b)针对SAR图像乘性噪声和建筑物亮度差异大的特点,提出了一种基于邻域均值连续差分的建筑物边缘提取算法。对于每个像素点,以其邻域均值的连续差分平方和作为边缘强度,减小了斑点噪声和区域亮度对边缘强度估计的影响,并采用类间均值差别最大的方法估计建筑物边缘走向,较好地实现了建筑物边缘提取。(c)针对高分辨率SAR图像中建筑物亮斑结构聚集和灰度分布不均匀导致现有方法适用性差的问题,提出了一种基于改进Markov随机场模型的高分辨率SAR图像建筑物分割算法,采用基于多尺度MRF模型的最大似然初始算法获得图像的初始分割,然后提出了一种融合Gabor纹理特征差异的邻域势函数能量模型,达到较好的分割效果。　　 (3)开展了基于单幅高分辨率SAR图像进行建筑物三维模型重构方法的研究。分析了建筑物三维空间模型和SAR图像几何结构特征区域的空间映射关系;并在此基础之上,给出了利用建筑物L形二次散射结构、“叠掩”和阴影结构确定建筑物位置和高度的方法。提出了一种基于仿真图像的建筑物模型与实际SAR图像匹配的三维模型重构新思路。利用SAR图像仿真技术确定建筑物几何结构特征的投影区域,统计实际SAR图像中映射区域内像素的灰度分布密度函数,以区域之间的KL距离作为匹配度的衡量因子,对建筑物高度进行迭代,以取得最佳匹配度的仿真图像对应的高度值作为建筑物的高度。本文提出的方法具有以下优点:1)对于仿真SAR图像,仅利用建筑物几何结构特征的投影位置,不需要精确计算建筑物的后向散射系数;2)对于建筑物实际高分辨率SAR图像,不涉及到建筑物几何结构特征的判断和提取,仅利用投影区域对应的实际SAP图像后向散射系数(灰度)特征。因此,提出的方法具有较好的实用性。　　 (4)开展了基于高分辨率干涉SAR高程数据和相干系数的建筑物提取方法的研究。给出了干涉SAR测高的原理和干涉SAP数据生成干涉高程数据的处理流程。分析了建筑物在干涉DEM中的成像表征和高程畸变原因,提出了基于坡面分析的建筑物干涉高程恢复和基于高程平面分割的建筑物提取方法,并采用边界规则化的方法实现建筑物提取和三维重构。针对建筑物在干涉SAR相干系数图中表现出高相干性的特点,提出了一种基于干涉SAR相干性的建筑物提取方法,并结合建筑物的形状特征实现建筑物的提取。