合成孔径雷达(SAR)在国民经济和国防军事的各个领域有着广泛的应用。由于它不受天气、光照等条件的限制,并且对地表植被有一定的穿透能力,日益成为当今最具代表性的对地观测手段之一。但是与数据的获取能力相比,高分辨率SAR图像解译技术严重滞后。其中,特征提取是SAR图像解译的基础和关键。随着雷达系统的发展,目标三维特征提取成为新的研究热点。本文面向SAR图像解译与目标识别应用,研究了SAR目标三维几何特征提取和目标三维电磁建模等内容。首先,基于阴影提取了目标三维几何特征。阴影是SAR图像上普遍存在的现象,其产生与目标的高度有关。分析了目标阴影产生的原因,给出了目标高度与雷达俯仰角和阴影的关系,指出在高分辨SAR图像中可以基于阴影提取目标三维几何特征。基于单幅SAR图像提取了目标三维几何特征,采用实测SAR图像数据验证了该方法的性能,指出该方法对目标三维几何特征提取的误差较大,对该方法做了改进,提出了基于多幅SAR图像融合的目标三维几何特征提取方法,通过多幅SAR图像的互补信息提高了目标三维几何特征提取的精确度。其次,建立了目标三维电磁模型。目标散射中心反映了目标在光学区散射的基本特征,对目标散射中心建模是目标散射中心特征提取的一个重要方面。采用物理光学法(PO)和一致性几何绕射理论(UTD)分析了SAR目标二维电磁散射机理,在此基础上建立了目标三维电磁散射模型,分析了目标旋转散射机理和极化响应;利用电磁场高频计算软件对模型进行了验证,并通过RCS分析和SAR三维图像仿真进一步验证了模型对SAR目标三维电磁散射特性描述的有效性;给出了基于本文模型的目标三维散射中心特征提取思路。