第52卷第2期2023年2月Vol.52No.2February2023光子学报ACTAPHOTONICASINICA0212003‑1基于迭代优化的两帧随机相移干涉术刘畅1，杜虎兵1，冯雷洁1，严兴旭1，张高鹏2（1西安工业大学机电工程学院，西安710021）（2中国科学院西安光学精密机械研究所，西安710119）摘要：提出了一种由粗及精的无需预滤波的两帧先进迭代随机相移技术。基于最小化残差背景，首先利用采集条纹图的相关运算，在近似正交条件下估计相移和相位；然后利用这些求解过程中的中间参数在空域由条纹图数据估计相移和背景；最后，迭代上述过程直至收敛到预定义的精度，从而实现相位的精确求解。针对条纹图空域背景和振幅变化问题，利用条纹图子图降低背景空域变化对背景和相移估计的影响，并减小运算量。与现有的方法相比，本文方法由于提供了正确的初值，具有收敛快、计算快的特点。本文方法简单可靠，是一种实用的两帧相移干涉方法。关键词：迭代相移算法；两帧相移技术；随机相移；干涉；相位中图分类号：O439文献标识码：Adoi：10.3788/gzxb20235202.02120030引言两帧随机相移技术在应用过程中由于能降低相移器的严格标定要求，并可以减少机械振动、环境空气扰动或温度变化等不利因素对测量的影响，因此在动态或瞬变现象三维传感场合具有广泛的应用［1-2］。KREISTM等［3］开展了两帧随机相移干涉图相位解调的研究。该方法利用傅里叶变换，并结合简单的代数运算可以快速提取条纹图中引入的未知相移，但是当引入的相移量较小时或条纹图受噪音污染较大时，其方法常常会失效。应当说明，两帧随机相移技术由于使用的条纹图数目少，而求解未知量的数目多于求解方程的数目，致使该类问题是一个病态的反问题，从而发展一种实用的两帧随机相移解调技术充满了挑战和不确定性。因此在KREIS的研究工作之后的近十年间，两帧随机相移解调技术的发展有所停滞。两帧随机相移技术突破性的工作始于VARGASJ等［4-6］。2011年，VARGASJ等连续提出了多种用于两帧随机相移条纹图解调的实用算法，并建立了两帧随机相移条纹图相位解调技术的范式，即首先对条纹进行归一化处理或滤除背景，然后通过一定的正则化技术求解相移进而搜索感兴趣的相位，或者根据采集的条纹图构造其正交条纹图直接计算相位。此后，二帧相位解调技术在全球范围内得到了快速发展，并发表了一系列的二帧解调技术。其中，Gram-Schmidt正交化相位解调技术将摄取的两帧条纹图视为独立的正交向量，可以简单、迅速、高精度地恢复测量相...
