合成孔径雷达(SAR)作为一种利用微波成像的遥测手段,具有全天时、全天候的优点,在军事、民用方面有着广泛的应用前景。但和光学图像相比,SAR图像有三个典型特征:散射特性、几何畸变和斑点噪声,因此给图像解译、几何定位、目标识别等方面带来了困难。仿真特定目标在给定条件下的图像,为收集目标样本、预测目标特性及最终实现目标识别拓展了一条重要的途径。传统的SAR图像仿真都是在基于CPU的平台下进行的,存在耗时、不直观和缺乏交互性的弊端,特别是对于复杂场景的仿真,缺点尤为明显。近年来,伴随着图形处理器(GPU)性能的大幅度提高以及可编程特性的发展,GPU在计算机图形学方面的应用开始成为研究的热点。特别是在电影、游戏等娱乐产业,获得了广泛的应用,带来了巨大的经济效益,反过来也进一步促进了GPU的发展。现在越来越多的研究人员开始把各种基于CPU的密集运算引入到GPU上,从而利用GPU的流水化和并行化的两大加速手段实现算法的加速。本文提出了一种新型的复杂场景的实时SAR仿真方法,将计算机图形学的相关技术引入到SAR仿真中,充分利用图形显卡提供的3D硬件加速功能和可编程处理器GPU,实现实时、有效的SAR仿真。本文的主要工作和创新点如下:①建立复杂的大规模地形场景,这是SAR仿真的基础。地形场景一般由几百万甚至更多的多边形构成,数量非常庞大,远远超出一般图形硬件的实时处理能力。为了满足实时、交互绘制的要求,将尽可能多的几何数据送入GPU的图形流水线,从而减少算法对CPU的负担,并充分发挥GPU的性能。②利用Phong光照模型来模拟SAR成像中的面散射特性,3D地形模型中每个三角形的反射系数,对应于SAR成像中小面元的后向散射系数。通过设置不同的参数,可以得到漫反射特性更强的或者是镜面反射特性更强的效果。③计算SAR成像中的实时阴影。传统的SAR成像几何畸变仿真中,通过逐点比较来判断阴影区,会耗费较多的时间。本文采用计算机图形学中的阴影映射方法,把耗时的目标遮挡工作交给显卡硬件来完成,实现了阴影区的快速计算。本文利用NVIDIA Quadra FX 3700图形显卡,使用OpenGL三维编程接口和Cg高级着色语言进行编程。OpenGL是SGI公司开发的3D图形软件接口,具有很好的移植性;Cg是NVIDIA公司和微软公司联合开发的专用于GPU编程的语言,与OpenGL一起工作。实验结果表明,该仿真方法充分利用了GPU的可编程流水线,发挥了GPU的性能,有效减少了CPU负担,是一种实时、有效的SAR仿真方法。