TWI792285B - 光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其特徵係含有光譜影像銳利度對比演算對焦模組、光譜影像裝置、聚焦透鏡、分光鏡、光源、物鏡、以及焦點驅動裝置(可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台)。藉此，本發明採用高光譜影像的光譜軸資訊內全光譜影像銳利度對比演算，或影像特定光譜波段區間演算銳利度對比，完成一種高光譜影像快速自動對焦裝置；由實驗測試結果可知，本發明所提的光譜影像銳利度對比演算對焦模組可以完成光譜影像快速自動對焦裝置，比起傳統多光譜或高光譜影像裝置手動調焦更具進步性與產業利用性。
Description
本發明係有關於一種光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，尤指涉及一種使用光譜影像資訊演算的快速自動對焦裝置。
傳統數位相機與高光譜相機之不同如第16A圖與第16B圖所示；其中傳統數位相機9a示意圖如第16A圖所示，光學上基本含有鏡頭組91a與影像感測器92a所構成；高光譜相機9b示意圖則如第16B圖所示，光學上基本含有鏡頭組91b、光譜元件93b與影像感測器92b所構成。兩者主要差別在於傳統數位相機9a無光譜元件與相對應機構，而高光譜相機9b的光譜元件93b可為分光元件光件(光柵/菱鏡)或多波段光學濾波器，其中多波段光學濾波器可置於影像感測器前方，或多波段光學濾波鍍膜直接製作於影像感測器的個別像素上。
傳統數位一般相機上的自動對焦裝置，相機上光電傳感器將物體反射的光接受，根據相機內部晶片或電腦的計算與處理，最後由電動對焦裝置進行對焦後啟動拍照。基本上可分為主動式對焦與被動式對焦；該主動式對焦就是測距式的對焦，需要額外發光元件與光電接收元件進行三角測量或時間測量(Time of Flight,TOF)換算出距離自調整焦距的對焦；該被動式的對焦就需要光學系統接受被攝體自身的反光以進行檢測對焦，這種方式包含對比式對焦與相位式對焦。該相位式對焦主要是基於將進入鏡頭的光線投射到相位檢測傳感器上，傳感器對鏡頭徑向兩方的光線進行對比較。該對比式對焦係通過在圖
像中對焦主體對比度資訊的調整過程中，檢出最高對比度所在，即為對焦。以上這些是傳統數位相機對焦方式，需要專用感應器或光機組件加以實現。高光譜影像裝置所拍攝一個物景圖像中，係含有幾百張高光譜影像且同時含有物空間資訊與光譜軸資訊，傳統數位相機上的自動對焦裝置係無法滿足高光譜影像裝置快速自動對焦需求，因此傳統上高光譜影像裝置之調焦係採用手動，觀察物空間成像品質來決定與否對焦，非常不便，更無法精確快速對焦。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種採用高光譜影像的光譜軸資訊內全光譜影像銳利度對比演算，或影像特定光譜波段區間演算銳利度對比，完成一種高光譜影像快速自動對焦裝置。
為達以上之目的，本發明係一種光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，係包括：至少一光源單元，係投射光線至一樣本；一物鏡單元，係對準該樣本並接收該樣本所反射之光線；一光譜影像裝置，其內設有一影像感測器，係通過該物鏡單元接收該樣本所反射之光線；一光譜影像銳利度對比演算對焦模組，係連接該光譜影像裝置，提供執行該影像感測器之全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或該影像感測器之全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或該影像感測器之特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，演算每張影像感測器全光譜區、或特定光譜區的光譜影像銳利度對比值後，存於相對應的焦點位置於記憶區，通過比較該記憶區中所有全光譜區、或特定光譜區的光譜影像銳利度對比值，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦狀態，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，產生並傳送出一最佳焦點位置信號；以及
一焦點驅動裝置，係連接該光譜影像銳利度對比演算對焦模組，並設置於該物鏡單元與該光譜影像裝置之間，或設置於該物鏡單元之下，用以接收該光譜影像銳利度對比演算對焦模組所提供之最佳焦點位置信號而產生不同焦點位置，完成該光譜影像裝置自動對焦動作。
於本發明上述實施例中，該全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理，係讓該光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於對應記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像完成拍照後，呼叫記憶區每張全光譜的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器全光譜區的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從記憶區中比較所有全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
於本發明上述實施例中，該全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理，若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；第N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位
置於記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)計算，且儲存於對應記憶區內，再從記憶區中比較所有全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
於本發明上述實施例中，該全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，係讓該光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於對應記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像完成拍照後，設定計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，呼叫記憶區每張全光譜的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
於本發明上述實施例中，該全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；並設定計算光譜影像銳利度對比值的特定光譜區(λ a -λ b )範圍；當第N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜
影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)的計算，且儲存於對應記憶區內，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
於本發明上述實施例中，該特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，係先設定要拍攝特定光譜區(λ a -λ b )範圍，讓該光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像儲存於對應記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像儲存於記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像完成拍照後，設定計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，呼叫記憶區每張特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
於本發明上述實施例中，該特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；先設定要拍攝特定光譜區(λ a -λ b )範圍；當第N張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )響應的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像的特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)的計算，且儲存於對應記憶區內，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
於本發明上述實施例中，該光譜影像銳利度對比值計算係由絕對值梯度演算法、平方梯度演算法、Brenner演算法、Tenenbaum梯度演算法、Range algorithm演算法、Sum of modified Laplace演算法、Energy Laplace演算法、Modified DCT演算法、Diagonal Laplacian演算法、變異數演算法、Standard-deviation-based correlation演算法、自相關(Auto Correlation)演算法、Image power演算法、Entropy algorithm演算法、Threshold content演算法、Threshold pixel count演算法中任一項或其組合之統計方式解出。
於本發明上述實施例中，更包括：一分光鏡單元，係將該光源所投射之光線通過該物鏡單元後投射至該樣本，並讓該物鏡單元所接收到之該樣
本所反射之光線通過；以及一聚焦透鏡單元，係接收通過該分光鏡單元後之光線並將其進行聚焦後射入該光譜影像裝置。
於本發明上述實施例中，該光源單元可為自然光、寬頻光源、雷射光源、或同軸準值光源。
於本發明上述實施例中，該光譜影像裝置可為多光譜相機或高光譜相機(imec-snapscan hyperspectral imaging camera)。
於本發明上述實施例中，該焦點驅動裝置可為設置於該物鏡單元與該光譜影像裝置之間之可控多點位置焦點的調焦透鏡組，或設置於該物鏡單元之下之升降平台，該升降平台並提供放置該樣本。
於本發明上述實施例中，該調焦透鏡組可為機械式傳動組件或液態透鏡組件，該機械式傳動組件係使用移動方式產生不同焦點位置，而該液態透鏡組件係使用信號改變液態鏡片上不同曲率半徑而產生不同焦點位置。
於本發明上述實施例中，該影像感測器可為一維或二維陣列感測單元所組成。
(本發明部分)
1:光源
2:物鏡
3:光譜影像裝置
4:光譜影像銳利度對比演算對焦模組
5:調焦透鏡組
6:樣本
7:分光鏡
8:聚焦透鏡
9:升降平台
(習用部分)
9a:傳統數位相機
91a:鏡頭組
92a:影像感測器
9b:高光譜相機
91b:鏡頭組
92b:影像感測器
93b:光譜元件
第1圖，係本發明單張一維物空間資訊與影像感測器全光譜資訊之影像資訊示意圖。
第2圖，係本發明全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理之單執行緒流程示意圖。
第3圖，係本發明全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理之同步執行緒流程示意圖。
第4圖，係本發明全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理
之單執行緒流程示意圖。
第5圖，係本發明全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之同步執行緒流程示意圖。
第6圖，係本發明特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之單執行緒流程示意圖。
第7圖，係本發明特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之同步執行緒流程示意圖。
第8圖，係本發明實施例一之光譜影像自動對焦裝置示意圖。
第9圖，係本發明實施例二之光譜影像自動對焦裝置示意圖。
第10圖，係本發明實施例三之光譜影像自動對焦裝置示意圖。
第11圖，係本發明進行影像感測器全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦驗證示意圖。
第12圖，係本發明以實施例二之高光譜相機全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算自動對焦處理後所得之掃描目標物影像圖。
第13圖，係本發明進行影像感測器紅光特定光譜區(λa-λb)光譜取像與紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算對焦驗證示意圖。
第14圖，係本發明以實施例二之高光譜相機特定光譜區(λa-λb)光譜取像與紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算自動對焦處理後所得之掃描目標物影像圖。
第15圖，係本發明高光譜影像裝置不同曝光時間與不同光譜區(λa-λb)範圍之相對應fps值示意圖。
第16A圖，係傳統數位相機示意圖。
第16B圖，係習用高光譜相機示意圖。
請參閱『第1圖~第15圖』所示，係分別為本發明單張一維物空間資訊與影像感測器全光譜資訊之影像資訊示意圖、本發明全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理之單執行緒流程示意圖、本發明全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理之同步執行緒流程示意圖、本發明全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之單執行緒流程示意圖、本發明全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之同步執行緒流程示意圖、本發明特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之單執行緒流程示意圖、本發明特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理之同步執行緒流程示意圖、本發明實施例一之光譜影像自動對焦裝置示意圖、本發明實施例二之光譜影像自動對焦裝置示意圖、本發明實施例三之光譜影像自動對焦裝置示意圖、本發明進行影像感測器全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦驗證示意圖、本發明以實施例二之高光譜相機全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算自動對焦處理後所得之掃描目標物影像圖、本發明進行影像感測器紅光特定光譜區(λa-λb)光譜取像與紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算對焦驗證示意圖、本發明以實施例二之高光譜相機特定光譜區(λa-λb)光譜取像與紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算自動對焦處理後所得之掃描目標物影像圖、以及本發明高光譜影像裝置不同曝光時間與不同光譜區(λa-λb)範圍之相對應fps值示意圖。如圖所示：本發明係一種光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其特徵係含有光譜影像銳利度對比演算對焦模組、光譜影像裝置、聚焦透鏡、分光鏡、光源、物鏡、以及焦點驅動裝置(可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台)。
上述所提光譜影像裝置可分為多光譜相機或高光譜相機
(imec-snapscan hyperspectral imaging camera)，其內之影像感測器係依材料的不同而有不同的全光譜響應(Full Spectral,FS)範圍，例如影像感測器為半導體材料電藕荷元件(CCD)或互補式金氧半電晶體元件，則其全光譜響應為可見光至近紅外光範圍(400~1000nm)；影像感測器若為微小量子點晶體材料(CQD)，則其全光譜響應為可見光至短波紅外光範圍(400~1700nm)；影像感測器若為紅外元件材料，如微測熱輻射元件(Microbolometer)，則其全光譜響應為中紅外光範圍(8~14um)；若為銻化銦(InSb)紅外元件材料，則其全光譜響應為短波紅外光範圍(1~6.7um)；若為砷化銦鎵(InGaAs)紅外元件材料，則其全光譜響應為短波紅外光範圍(0.9~2.5um)；若為銻砷化銦(InAsSb)紅外元件材料，則其全光譜響應為短波紅外光範圍(1~11um)；若為超晶格(superlattice)紅外元件材料，則其全光譜響應為中短波紅外光範圍(1~14um)；若為熱電(thermopile)紅外元件材料，則其全光譜響應為短波至長波紅外光範圍(1~25um)；其中，該影像感測器可為一維或二維陣列感測單元所組成。
一個被攝物多光譜或高光譜影像資訊，係幾十張至幾百張一維物空間資訊(Y方向)與影像感測器全光譜響應資訊(X方向)之影像資訊所組合而成，其單張一維物空間資訊與全光譜資訊之影像資訊如第1圖所示，其中X方向表示光譜資訊軸，影像感測器全光譜區間以FS表示，光譜區間(λa-λb)可任意設定，但是(λa-λb)<<FS，其光譜區間(λa-λb)的區間範圍大小可依系統最佳化而調整。
上述所提光譜影像銳利度對比演算對焦模組係可執行三種光譜區間對焦演算方法，包含影像感測器之全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或影像感測器之全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或影像感測器之特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理。
上述影像感測器之全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理可分為兩個執行方式，一種執行方式為先拍照所有焦點範圍全光譜的多光譜或高光譜影像並存於指定記憶區內，拍完之後，再從記憶區內取出每張多光譜或高光譜影像，並計算出每張多光譜或高光譜響應的銳利度對比，再從每張銳利度對比值找出最大值那一張，其流程如第2圖所示；另一種執行方式，每拍一個焦點全光譜的多光譜或高光譜影像將其存入記憶體中，並同時從記憶體中取出全光譜的多光譜或高光譜影像執行每張全光譜的多光譜或高光譜響應的銳利度對比值計算，並儲存於相對記憶區位置上，等到拍完最後焦點位置後，就可同時找出最大全光譜的多光譜或高光譜響應的銳利度對比值而完成對焦，其流程如第3圖所示。
在第2圖所示的全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理中，係先拍取所有N焦點之全光譜的多光譜或高光譜影像後，再計算全光譜光譜影像銳利度對比值。若系統中具有可控多點位置焦點的調焦透鏡組或可升降樣本的升降平台是擔任最佳焦點驅動機構；讓光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於對應記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像完成拍照後，呼叫記憶區每張全光譜的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器全光譜區的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從記憶區中比較所有全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台，
完成光譜影像裝置自動對焦。
在第3圖所示的全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理中，係拍取一個焦點之多光譜或高光譜影像將其存於記憶區中，並同時計算記憶區中多光譜或高光譜光譜影像銳利度對比值。若系統中具有可控多點位置焦點的調焦透鏡組或可升降樣本的升降平台是擔任最佳焦點驅動機構；若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；第N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)計算，且儲存於對應記憶區內，再從記憶區中比較所有全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台，完成光譜影像裝置自動對焦。
上述影像感測器之全光譜取像與特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比演算對焦處理可分為兩個執行方式，一種執行方式為先拍照所有焦點範圍的全光譜多光譜或高光譜影像並存於指定記憶區內，拍完之後，再從記憶區內取出每張多光譜或高光譜影像，並計算出每張特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比，再從每張光譜影像銳利度對比值找出最大值，其流程如第4圖所示；另一種執行方式，每拍取一個焦點全光譜的多光譜或高光譜影像將
其存入記憶區中，並同時從記憶區中取出此張特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像進行特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值計算，並儲存於相對記憶區位置上，等到拍完最後焦點位置後，就可同時找出特定光譜區(λ a -λ b )的最大光譜影像銳利度對比值，其流程如第5圖所示。
在第4圖所示的全光譜取像與特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比演算對焦處理中，係先拍所有N焦點之全光譜多光譜或高光譜影像後，再計算每張特定光譜區(λ a -λ b )響應的光譜影像銳利度對比值。若系統中具有可控多點位置焦點的調焦透鏡組或可升降樣本的升降平台是擔任最佳焦點驅動機構；讓光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於對應記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像完成拍照後，設定計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，呼叫記憶區每張全光譜的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台，完成光譜影像裝置自動對焦。
在第5圖所示的全光譜取像與特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比演算對焦處理中，係每拍取一個焦點全光譜多光譜或高光譜影像將其存入記憶區中，並同時計算記憶區中特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值。若系統中具有可控多點位置焦點的調焦透鏡組或可升降樣本的升降平台是
擔任最佳焦點驅動機構；若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；並設定計算光譜影像銳利度對比值的特定光譜區(λ a -λ b )範圍；當第N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)的計算，且儲存於對應記憶區內，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台，完成光譜影像裝置自動對焦。
上述影像感測器之特定光譜區(λ a -λ b )取像與特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比演算對焦處理可分為兩個執行方式，一種執行方式為先拍照所有焦點範圍的特定光譜區(λ a -λ b )多光譜或高光譜影像並存於指定記憶區內，拍完之後，再從記憶區內取出每張特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像，並計算出每張特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，再從每張光譜影像銳利度對比值找出最大值，其流程如第6圖所示；另一種執行方式，每拍一個焦點的特定光譜區(λ a -λ b )多光譜或高光譜影像將其存入記憶區中，並同時從記憶區中取出特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像進行特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值計算，並儲存於相對記憶區位
置上，等到拍完最後焦點位置後，就可同時找出特定光譜區(λ a -λ b )的最大光譜影像銳利度對比值，其流程如第7圖所示。
在第6圖所示的特定光譜區(λ a -λ b )取像與特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比演算對焦處理中，係先拍取所有N焦點之特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像後，再計算每張特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值。若系統中具有可控多點位置焦點的調焦透鏡組或可升降樣本的升降平台是擔任最佳焦點驅動機構；先設定要拍攝特定光譜區(λ a -λ b )範圍，讓光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像儲存於對應記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像儲存於記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像完成拍照後，設定計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，呼叫記憶區每張特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台，完成光譜影像裝置自動對焦。
在第7圖所示的特定光譜區(λ a -λ b )取像與特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比演算對焦處理中，係每拍取一個N焦點之特定光譜區(λ a -λ b )多光譜或高光譜影像將其存入記憶區中，並同時從記憶區中取出特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像進行計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜
影像銳利度對比值。若系統中具有可控多點位置焦點的調焦透鏡組或可升降樣本的升降平台是擔任最佳焦點驅動機構；若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；先設定要拍攝特定光譜區(λ a -λ b )範圍；當第N張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )響應的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應記憶區，並同時從對應記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像的特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)的計算，且儲存於對應記憶區內，再從記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至可控多點位置焦點的調焦透鏡組或升降平台，完成該光譜影像裝置自動對焦。
上述所述光譜影像銳利度對比值計算可由統計方式來解出，例如絕對值梯度演算法、平方梯度演算法、Brenner演算法、Tenenbaum梯度演算法、Range algorithm演算法、Sum of modified Laplace演算法、Energy Laplace演算法、Modified DCT演算法、Diagonal Laplacian演算法、變異數演算法、Standard-deviation-based correlation演算法、自相關(Auto Correlation)演算法、Image power演算法、Entropy algorithm演算法、Threshold content演算法、Threshold pixel count演算法等。
本發明以上述光譜影像銳利度對比演算對焦模組可應用於下列
三個實施例系統中，實現使用光譜影像資訊演算的快速自動對焦裝置，其敘述如下：在實施例一中，如第8圖所示，其特徵係含有二光源1、一物鏡2、一光譜影像裝置3、一光譜影像銳利度對比演算對焦模組4、以及一可控多點位置焦點的調焦透鏡組5所構成。
該些光源1可為自然光、寬頻光源、雷射光源、或同軸準值光源，其係投射光線至一樣本6。該物鏡2係對準該樣本6並接收該樣本6所反射之光線。該光譜影像銳利度對比演算對焦模組4係連接該光譜影像裝置3，提供執行該光譜影像裝置3內影像感測器之全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或該影像感測器之全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或該影像感測器之特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，演算每張影像感測器全光譜區、或特定光譜區的光譜影像銳利度對比值後，存於相對應的焦點位置於記憶區，通過比較該記憶區中所有全光譜區、或特定光譜區的光譜影像銳利度對比值，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦狀態，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，傳送一最佳焦點位置信號至該可控多點位置焦點的調焦透鏡組5，該調焦透鏡組5係設置於該物鏡2與該光譜影像裝置3之間，其接收該光譜影像銳利度對比演算對焦模組4所提供之最佳焦點位置信號而產生不同焦點位置，完成該光譜影像裝置3自動對焦動作。
在實施例二中，如第9圖所示，其特徵係含有一光源1、一物鏡鎮2、一光譜影像裝置3、一光譜影像銳利度對比演算對焦模組4、一可控多點位置焦點的調焦透鏡組5、一分光鏡7以及一聚焦透鏡8所構成。其中該可控多點位置焦點的調焦透鏡組5係設置於該物鏡2與分光鏡7之間；該光源1可為自然光、寬頻光源、雷射光源、或同軸準值光源。
由該分光鏡7將該光源1所投射之光線通過該調焦透鏡組5及該物鏡2後投射至該樣本6，並讓該物鏡2所接收到之該樣本6所反射之光線通過該分光鏡7至聚焦透鏡8進行聚焦後射入該光譜影像裝置3。其中該調焦透鏡組5係接收該光譜影像銳利度對比演算對焦模組4之最佳焦點位置信號產生不同焦點位置，以完成該光譜影像裝置3自動對焦動作。
在實施例三中，如第10圖所示，其特徵係含有一光源1、一物鏡2、一光譜影像裝置3、一光譜影像銳利度對比演算對焦模組4、一升降平台9、一分光鏡7以及一聚焦透鏡8所構成。其中該光源1可為自然光、寬頻光源、雷射光源、或同軸準值光源；該聚焦透鏡8後係串接該光譜影像裝置3；該升降平台9係設置於該物鏡2之下，而該樣本6係放置於該升降平台9上。
在實施例一至二的系統中，其中可控多點位置焦點的調焦透鏡組5，其特徵可為機械式傳動組件或液態透鏡組件；若為機械式傳動組件可用移動方式產生不同焦點位置；若為液態透鏡組件則可用信號改變液態鏡片上不同曲率半徑而產生不同焦點位置。
第11圖所示為實施例二(見第9圖)中，使用液態透鏡組件的調焦透鏡組5，光譜影像裝置3採用高光譜相機，其影像感測器為具有可見光與近紅外光範圍(460~920nm)的高光譜相機，進行影像感測器全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦驗證，影像感測器全光譜取像與全光譜響應銳利度對比演算對焦處理；高光譜相機對著目標物拍攝一次照片約幾秒時間內，可取到N張全光譜影像，如第11圖左側所示；當每張全光譜影像被拍攝後存入記憶區中，並同步進行全光譜影像銳利度對比值計算，1.5秒內完成N張全光譜影像與算出N張光譜影像銳利度對比值分佈，如第11圖右側所示；可以看出離焦-對焦-離焦的變化，其中光譜影像銳利度對比值最大值是對焦狀態，利用此值位址決定出可見光高光譜相機最佳焦點位置信號，傳送至液態透鏡組件的調
焦透鏡組5，完成高光譜相機自動對焦動作。
第12圖為實施例二中，高光譜相機全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理後，所完成掃描目標物影像，清晰可見。
第13圖所示為實施例二(見第9圖)中，使用液態透鏡組件的調焦透鏡組5，光譜影像裝置3採用高光譜相機，其影像感測器為具有可見光與近紅外光範圍(460~920nm)的高光譜相機，進行影像感測器紅光特定光譜區(λa-λb)光譜取像與紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算對焦驗證，設定影像感測器特定光譜區(λa-λb)光譜取像與特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算對焦處理；高光譜相機對著目標物拍攝一次照片約幾秒時間內，可取到N張紅光區光譜影像，如第13圖左側所示；當每張紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像被拍攝後存於記憶區中，並同步進行紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比值計算，0.9秒內完成N張特定光譜區(λa-λb)光譜影像與算出N張紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比值分佈，如第13圖右側所示；可以看出離焦-對焦-離焦的變化，其中光譜影像銳利度對比值最大值是對焦狀態，利用此值位址決定出可見光高光譜相機最佳焦點位置信號，傳給液態透鏡組件的調焦透鏡組5，完成高光譜相機自動對焦動作。
第14圖為實施例二中，高光譜相機特定光譜區(λa-λb)光譜取像與紅光特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比演算自動對焦處理後，所完成掃描目標物影像，清晰可見。
據上說明，經過實驗實際測試高光譜影像裝置，每秒所能擷取幀數(Frame： rate per second,fps)，會受到曝光時間及光譜區間大小範圍有關；在一幀影像曝光後須將影像資訊傳至儲存裝置、顯示器，才能繼續進行下一次的高光譜影像擷取，因此當光譜區間越大，影像畫素越大，其計算影像解析度與傳輸的所需時間就會越長。高光譜影像裝置內影像感測器其全光譜(FS)響應範圍
400~1000nm；可以得知，若要增加高光譜影像裝置fps值，可以從光譜區(λa-λb)範圍大小著手；第15圖為對高光譜影像裝置不同曝光時間與不同光譜區(λa-λb)範圍進行測試；其中曝光時間(紅色18us，黑色26us)，可以發現光譜區(λa-λb)小於100nm以下，其fps值越大。若光譜區(λa-λb)設定為全光譜區間約600nm，其fps值很小，就不適合作快速自動對焦。
綜上所述，本發明係一種光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，可有效改善習用之種種缺點，由測試結果可知，比起傳統多光譜或高光譜影像裝置手動調焦，所提的光譜影像銳利度對比演算對焦模組可以完成光譜影像快速自動對焦裝置，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:光源
2:物鏡
3:光譜影像裝置
4:光譜影像銳利度對比演算對焦模組
5:調焦透鏡組
6:樣本
7:分光鏡
8:聚焦透鏡
Claims (14)
- 一種光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，係包括：至少一光源單元，係投射光線至一樣本；一物鏡單元，係對準該樣本並接收該樣本所反射之光線；一光譜影像裝置，其內設有一影像感測器，係通過該物鏡單元接收該樣本所反射之光線；一光譜影像銳利度對比演算對焦模組，係連接該光譜影像裝置，提供執行該影像感測器之全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或該影像感測器之全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理、或該影像感測器之特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，演算每張影像感測器全光譜區、或特定光譜區的光譜影像銳利度對比值後，存於相對應的焦點位置於該記憶區，通過比較該該記憶區中所有全光譜區、或特定光譜區的光譜影像銳利度對比值，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦狀態，此時該該記憶區位址相對應最佳焦點位置，產生並傳送出一最佳焦點位置信號；以及一焦點驅動裝置，係連接該光譜影像銳利度對比演算對焦模組，並設置於該物鏡單元與該光譜影像裝置之間，或設置於該物鏡單元之下，用以接收該光譜影像銳利度對比演算對焦模組所提供之最佳焦點位置信號而產生不同焦點位置，完成該光譜影像裝置自動對焦動作。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理，係讓該光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於對應該記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測 器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於該記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像完成拍照後，呼叫該記憶區每張全光譜的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器全光譜區的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從該記憶區中比較所有全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該全光譜取像與全光譜光譜影像銳利度對比演算對焦處理，若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；第N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應該記憶區，並同時從對應該記憶區位址取出計算影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應該記憶區，並同時從對應該記憶區位址取出計算影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)計算，且儲存於對應該記憶區內，再從該記憶區中比較所有全光譜的多光譜或高光譜影像的光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，係讓該光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於對應該記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像儲存於該記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像完成拍照後，設定計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，呼叫該記憶區每張全光譜的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從該記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該全光譜取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k；並設定計算光譜影像銳利度對比值的特定光譜區(λ a -λ b )範圍；當第N張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應該記憶區，並同時從對應該記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應該記憶區，並同時從對應該記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；直至N與P變數 內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器全光譜的多光譜或高光譜影像的特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)的計算，且儲存於對應該記憶區內，再從該記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，係先設定要拍攝特定光譜區(λ a -λ b )範圍，讓該光譜影像裝置拍取不同焦點位置的N張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像儲存於對應該記憶區，其中先設定N為正整數，且N=K；每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像儲存於該記憶區指定位置，共有N(或K)位置；當所有焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像完成拍照後，設定計算特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值，呼叫該記憶區每張特定光譜區(λ a -λ b )的多光譜或高光譜影像，進行演算每張影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；當所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λ a -λ b )的光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)完成後，再從該記憶區中比較所有特定光譜區(λ a -λ b )光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λ a -λ b )最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該特定光譜區取像與特定光譜區光譜影像銳利度對比演算對焦處理，若有N個不同焦點需要拍攝，則先設定變數N與P的初始值為正整數k； 先設定要拍攝特定光譜區(λa-λb)範圍；當第N張影像感測器特定光譜區(λa-λb)的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應該記憶區，並同時從對應該記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λa-λb)響應的光譜影像銳利度對比值後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；此時N與P各減一，再依序處理下一張影像感測器特定光譜區(λa-λb)的多光譜或高光譜影像被拍照且儲存於對應該記憶區，並同時從對應該記憶區位址取出計算影像感測器特定光譜區(λa-λb)的光譜影像銳利度對比值(Sp)後，並存於相對應的焦點位置於該記憶區；直至N與P變數內容為零時，就完成所有N焦點位置的影像感測器特定光譜區(λa-λb)的多光譜或高光譜影像的特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比值分別為(S1~Sk)的計算，且儲存於對應該記憶區內，再從該記憶區中比較所有特定光譜區(λa-λb)光譜影像銳利度對比值(S1~Sk)，判斷出特定光譜區(λa-λb)最大光譜影像銳利度對比值時的最佳焦點位置既為對焦，此時該記憶區位址相對應最佳焦點位置，送出信號至該焦點驅動裝置，完成該光譜影像裝置自動對焦。
- 依申請專利範圍第1至7項中任一項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該光譜影像銳利度對比值計算係由絕對值梯度演算法、平方梯度演算法、Brenner演算法、Tenenbaum梯度演算法、Range algorithm演算法、Sum of modified Laplace演算法、Energy Laplace演算法、Modified DCT演算法、Diagonal Laplacian演算法、變異數演算法、Standard-deviation-based correlation演算法、自相關(Auto Correlation)演算法、Image power演算法、Entropy algorithm演算法、Threshold content演算法、Threshold pixel count演算法中任一項或其組合之統計方式解出。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，更包括： 一分光鏡單元，係將該光源所投射之光線通過該物鏡單元後投射至該樣本，並讓該物鏡單元所接收到之該樣本所反射之光線通過；以及一聚焦透鏡單元，係接收通過該分光鏡單元後之光線並將其進行聚焦後射入該光譜影像裝置。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該光源單元可為自然光、寬頻光源、雷射光源、或同軸準值光源。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該光譜影像裝置可為多光譜相機或高光譜相機(imec-snapscan hyperspectral imaging camera)。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該焦點驅動裝置可為設置於該物鏡單元與該光譜影像裝置之間之可控多點位置焦點的調焦透鏡組，或設置於該物鏡單元之下之升降平台，該升降平台並提供放置該樣本。
- 依申請專利範圍第12項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該調焦透鏡組可為機械式傳動組件或液態透鏡組件，該機械式傳動組件係使用移動方式產生不同焦點位置，而該液態透鏡組件係使用信號改變液態鏡片上不同曲率半徑而產生不同焦點位置。
- 依申請專利範圍第1項所述之光譜影像演算的光譜影像自動對焦裝置，其中，該影像感測器可為一維或二維陣列感測單元所組成。
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