專利名稱：估計(jì)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像掃描設(shè)備中估計(jì)目標(biāo)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的一種方法，以及執(zhí)行這種方法的設(shè)備。
背景技術(shù)：
許多情形下圖像掃描設(shè)備用來獲得目標(biāo)的圖像。許多例子中，由設(shè)備的光學(xué)配置提供的聚焦深度證明是比被掃描的目標(biāo)位置的變化要小。對(duì)于基本上模糊的目標(biāo)，這可以認(rèn)為是表面的高度在掃描中不同的點(diǎn)處以大于設(shè)備的聚焦深度的量而變化。為了產(chǎn)生目標(biāo)圖像，需要在掃描期間調(diào)節(jié)聚焦。
本技術(shù)中已知在采樣中使用若干點(diǎn)處的“聚焦映射(focusmap)”。焦距被測(cè)量并使用內(nèi)插技術(shù)預(yù)測(cè)這些點(diǎn)之間的焦距。這一過程的缺陷在于，焦距的快速變化需要在掃描之前測(cè)量許多點(diǎn)。這當(dāng)然是耗時(shí)的，并可能明顯降低設(shè)備生產(chǎn)率。一般對(duì)于一單個(gè)目標(biāo)可能有八或九個(gè)聚焦樣本。如果這種目標(biāo)產(chǎn)生比如100,000象素乘以100,000線的圖像，則焦點(diǎn)之間可能多達(dá)20,000線。因而需要對(duì)先有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以產(chǎn)生一種快速和精確的裝置，用于確定在掃描中多點(diǎn)處的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供在圖像掃描設(shè)備中估計(jì)目標(biāo)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的一種方法，包括以標(biāo)稱的聚焦程度掃描目標(biāo)的第一部分，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息；以一個(gè)或多個(gè)各進(jìn)一步的聚焦程度(focus level)掃描目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的部分，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息；使用各圖像信息對(duì)于標(biāo)稱的和一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)計(jì)算聚焦參數(shù)；以及使用計(jì)算的聚焦參數(shù)估計(jì)目標(biāo)的第一和進(jìn)一步的部分的每一個(gè)的共同的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。
已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置實(shí)際上可在進(jìn)行掃描本身期間來估計(jì)。通過犧牲某些標(biāo)稱焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圖像信息，通過獲得在與標(biāo)稱聚焦程度不同的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步聚焦程度的圖像信息，能夠估計(jì)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。然后以進(jìn)一步聚焦程度和標(biāo)稱聚焦程度獲得的信息能夠用來確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。其優(yōu)點(diǎn)在于，在掃描本身期間能夠在若干不同的點(diǎn)估計(jì)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。此外不需要預(yù)掃描或進(jìn)行任何映射，因而可實(shí)時(shí)(on-the-fly)進(jìn)行聚焦。假設(shè)有時(shí)以進(jìn)一步的聚焦程度獲得充分小量的圖像信息，通過根據(jù)以標(biāo)稱聚焦程度獲得的周圍圖像信息修改進(jìn)一步聚焦程度圖像信息，也能夠維護(hù)圖像信息的總體質(zhì)量。
最好使用兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度，且這些聚焦程度最好設(shè)置為跨騎標(biāo)稱聚焦程度。因而當(dāng)提供兩個(gè)進(jìn)一步程度時(shí)，在標(biāo)稱聚焦程度每一“側(cè)”提供一個(gè)。這不是必需的，并且實(shí)際上在進(jìn)一步和標(biāo)稱聚焦程度之間的間隔對(duì)于每一個(gè)進(jìn)一步的程度可能不同。通常使用檢測(cè)器陣列進(jìn)行圖像掃描，從檢測(cè)器陣列獲得圖像信息的掃描線，以建立起結(jié)果的圖像。由于聚焦通常是一個(gè)機(jī)械過程(至少對(duì)于光的聚焦)，聚焦程度最好彼此分開數(shù)條掃描線。這允許有時(shí)間使設(shè)備在各種聚焦程度之間被調(diào)節(jié)。因而進(jìn)一步的聚焦程度可彼此隔開大約50條掃描線。
一般，掃描的大部分或掃描的一部分以標(biāo)稱聚焦程度獲得，并且從標(biāo)稱聚焦程度向各進(jìn)一步聚焦程度對(duì)少量幾條掃描線修改聚焦。原則上，只有一條掃描線可用于進(jìn)一步的聚焦程度，雖然一般可使用三條掃描線。
聚焦參數(shù)可采取數(shù)種形式，雖然最好取聚焦優(yōu)化值(merit value)的形式。一般，聚焦優(yōu)化值是圖像內(nèi)復(fù)雜性程度的數(shù)值度量，值越大，圖像中的細(xì)節(jié)越多。焦點(diǎn)越對(duì)得準(zhǔn)的圖像具有對(duì)應(yīng)的越高的優(yōu)化值。本發(fā)明中特別的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于進(jìn)一步的聚焦程度使用正規(guī)化的優(yōu)化值形式的優(yōu)化值。正規(guī)化最好相對(duì)于標(biāo)稱聚焦程度在目標(biāo)基本相同的位置處進(jìn)行。使用目標(biāo)相同的位置是為了防止在進(jìn)一步聚焦程度與標(biāo)稱聚焦程度的優(yōu)化值之間呈現(xiàn)的圖像細(xì)節(jié)量有差別。因而假設(shè)目標(biāo)內(nèi)細(xì)節(jié)的程度在這些相鄰位置是相同的，使得這些可被認(rèn)為基本上是相同的位置。
一旦對(duì)于標(biāo)稱的和進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)獲得了聚焦參數(shù)，通過把對(duì)于標(biāo)稱的和進(jìn)一步的聚焦程度的聚焦參數(shù)擬合為曲線，可獲得估計(jì)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的計(jì)算。這種“曲線”也可包括直線。此外，在峰值位置的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)參數(shù)值也可用來計(jì)算焦距值中的誤差。一般來說，該誤差反比于聚焦參數(shù)的量值，諸如優(yōu)化值。
該方法還可進(jìn)一步包括在穿過掃描的數(shù)個(gè)位置處重復(fù)上述的方法。任何估計(jì)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)值可擬合為曲線，以便估計(jì)測(cè)量的位置之間的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置和/或預(yù)測(cè)待掃描的目標(biāo)的區(qū)域中的聚焦。例如，如果聚焦程度的趨勢(shì)總的來說是向上，則可預(yù)見掃描將以這種方式以聚焦向上方向繼續(xù)進(jìn)行。例如這可能是目標(biāo)相對(duì)于掃描設(shè)備光軸傾斜的情形。
標(biāo)稱聚焦程度最好盡可能接近焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。在進(jìn)行掃描之前，可以估算開始聚焦位置，以便近似或精確地對(duì)目標(biāo)確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置，并可對(duì)應(yīng)于此相應(yīng)地設(shè)置標(biāo)稱聚焦程度。
如較早所述，當(dāng)以進(jìn)一步的聚焦程度獲得圖像信息時(shí)，可通過使用以標(biāo)稱聚焦程度獲得的相鄰圖像信息的內(nèi)插來修改所述圖像信息，改進(jìn)對(duì)于該聚焦程度的圖像信息的質(zhì)量。在使用掃描線的情形下，可使用來自相鄰標(biāo)稱聚焦程度圖像信息的數(shù)條附近掃描線的加權(quán)作用來進(jìn)行內(nèi)插。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種圖像掃描設(shè)備，包括檢測(cè)器陣列，用于從目標(biāo)獲得圖像信息；掃描裝置，用于引起檢測(cè)器陣列與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
調(diào)焦裝置，適用于修改檢測(cè)器陣列與目標(biāo)之間的聚焦；以及處理器，適用于引起該設(shè)備通過以標(biāo)稱聚焦程度掃描目標(biāo)的第一部分來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息，以一個(gè)或多個(gè)各進(jìn)一步的聚焦程度掃描目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的部分，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息，使用各圖像信息對(duì)于標(biāo)稱的和一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)計(jì)算聚焦參數(shù)，以及使用計(jì)算的聚焦參數(shù)估計(jì)對(duì)于目標(biāo)的第一和進(jìn)一步的部分的每一個(gè)共同的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。
將可以理解，該掃描設(shè)備一般可包括掃描儀，其類型可包括移動(dòng)目標(biāo)的掃描儀而不是檢測(cè)器陣列以及任何透鏡。還可提供適用于進(jìn)行掃描、計(jì)算和估計(jì)步驟之一或每一個(gè)的裝置。


現(xiàn)在參照

根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備的一個(gè)例子，其中圖1是根據(jù)該例子的設(shè)備的示意表示；圖2是示例的方法的流程圖；圖3示出各聚焦程度的變化；圖4示出使用優(yōu)化曲線確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置；以及圖5示出使用該方法跟蹤表面起伏。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，1總體示出一個(gè)示例性圖像掃描設(shè)備。其包括一個(gè)掃描頭2，其包括光學(xué)檢測(cè)器陣列3和可調(diào)節(jié)聚焦系統(tǒng)4。提供一個(gè)平臺(tái)5，待掃描的目標(biāo)6位于其上。一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7把掃描頭連接到軌道8上，使得掃描頭能夠相對(duì)于目標(biāo)6按箭頭9所指移動(dòng)。使用可包括可編程邏輯、專用處理器或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制器10控制該圖像掃描設(shè)備。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2的流程圖說明執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的圖像掃描設(shè)備1的操作。該方法在步驟100開始，在此進(jìn)行各種設(shè)置和初始化過程，包括把目標(biāo)6定位在平臺(tái)5上?？刂破?0借助于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7移動(dòng)掃描頭2到開始位置。這一步驟還可選地包括初始聚焦測(cè)量，可通過以下方式執(zhí)行該測(cè)量例如通過調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)聚焦系統(tǒng)4，以便從目標(biāo)在數(shù)個(gè)不同聚焦位置獲得圖像信息，并然后從在每一聚焦位置的圖像信息獲得的聚焦優(yōu)化值來確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。
在步驟101控制器操作可調(diào)節(jié)聚焦系統(tǒng)4，以便把焦距設(shè)置在標(biāo)稱聚焦程度。這可基于諸如上述的較早的聚焦測(cè)量，或可基于預(yù)定的聚焦程度或假設(shè)的默認(rèn)值來實(shí)現(xiàn)。
在步驟102，通過控制器10開始掃描，引起驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7沿軌道8以預(yù)定的速度(或者平滑地或者停止-開始)移動(dòng)掃描頭2。在掃描頭前進(jìn)行時(shí)光學(xué)檢測(cè)器陣列3反復(fù)獲得圖像信息的掃描線。現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出掃描期間獲得每一掃描線的聚焦程度?？v坐標(biāo)軸例如是表示圖1中垂直方向的聚焦程度的軸線，而橫坐標(biāo)軸表示掃描方向(平行于圖1中箭頭9)。掃描在圖3中的A開始，在此以標(biāo)稱聚焦程度取數(shù)條掃描線。這種情形下，以標(biāo)稱聚焦程度獲得頭六條掃描線(圖3中標(biāo)號(hào)1到6)。對(duì)于每一條掃描線，記錄對(duì)應(yīng)的圖像信息。為了確定標(biāo)稱聚焦程度是否為焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，在圖2的步驟103，控制器10使得可調(diào)節(jié)聚焦系統(tǒng)4向上按量X調(diào)節(jié)聚焦程度(圖3)。后續(xù)的掃描線7，8，9以這一新的第一進(jìn)一步的聚焦程度獲得。應(yīng)當(dāng)注意，在獲得掃描線6和7之間可暫時(shí)減慢掃描，以允許可調(diào)節(jié)系統(tǒng)有時(shí)間調(diào)節(jié)聚焦。然而，這可能不是實(shí)質(zhì)性的，這取決于進(jìn)行掃描和聚焦可被調(diào)節(jié)的快速性。另外，能夠以“半-聚焦”位置，即以相對(duì)于標(biāo)稱焦距0.5X距離處獲得掃描線7和9。這些將作為這種情形下第二進(jìn)一步的聚焦位置有效地起到作用(見后)。
已經(jīng)以第一進(jìn)一步的聚焦程度獲得了三條掃描線7，8，9，控制器10一旦再次調(diào)節(jié)聚焦系統(tǒng)4以把聚焦位置移回到標(biāo)稱聚焦程度的位置。然后在標(biāo)稱焦距位置取得大約40條進(jìn)一步的掃描線，這些表示在圖3中的掃描線10到60。
在步驟105，控制器10引起可調(diào)節(jié)聚焦系統(tǒng)在相對(duì)方向移動(dòng)焦距達(dá)量X，并此后獲得掃描線61，62和63。
對(duì)于第一進(jìn)一步的聚焦程度，一旦以第二進(jìn)一步的聚焦程度獲得了三條掃描線，在步驟106該焦距返回到標(biāo)稱聚焦程度。
在步驟107，分析以標(biāo)稱焦距，第一進(jìn)一步的焦距和第二進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)獲得的圖像信息，以便確定聚焦參數(shù)。在這種情形下，這采取聚焦優(yōu)化值的形式。這種值提供與圖像信息內(nèi)細(xì)節(jié)量相關(guān)的數(shù)值。
如果目標(biāo)6示出在通過采樣的細(xì)節(jié)中無變化，則在步驟107計(jì)算的聚焦優(yōu)化值可直接在以下所述稍后的步驟中使用。然而，許多被掃描的采樣在圖像的復(fù)雜性上作為掃描位置的函數(shù)呈現(xiàn)變化，并因而最好在步驟108進(jìn)行正規(guī)化步驟。這只對(duì)第一和第二進(jìn)一步的聚焦程度進(jìn)行。正規(guī)化通過如下進(jìn)行取得掃描線7，8和9(對(duì)于第一進(jìn)一步的聚焦程度)處的焦距優(yōu)化值，并使這些除以按標(biāo)稱聚焦程度在一個(gè)或多個(gè)相鄰掃描程度例如5，6，10，11獲得的值。對(duì)這些值求平均能夠降低偽值。假設(shè)在總共被掃描的五條或七條掃描線內(nèi)幾乎沒有目標(biāo)內(nèi)細(xì)節(jié)的變化的情況下，使用標(biāo)稱聚焦程度的相鄰掃描線。不必正規(guī)化標(biāo)稱聚焦程度優(yōu)化值，因?yàn)榧僭O(shè)這為一。
再來參見圖3，可以看到焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度位于標(biāo)稱聚焦程度的第一進(jìn)一步的聚焦程度側(cè)。理想上，希望標(biāo)稱聚焦程度與焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度一致，從而獲得最佳圖像信息。為了確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度的位置，使對(duì)于標(biāo)稱的和第一及第二進(jìn)一步的聚焦程度的聚焦優(yōu)化值在步驟109擬合到一條曲線。這種曲線的一個(gè)例子示于圖4，這以正規(guī)化焦距優(yōu)化值的形式相對(duì)聚焦程度(橫坐標(biāo))繪制在聚焦參數(shù)(縱坐標(biāo))的圖上。當(dāng)已知的一般形式的聚焦優(yōu)化曲線(在200處所示)擬合為正規(guī)化聚焦優(yōu)化值時(shí)，很清楚的是，標(biāo)稱聚焦位置與峰值(表示焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置)最接近。在縱坐標(biāo)軸上峰值位置的交叉點(diǎn)給出焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的聚焦程度。因而通過使用這一方法在步驟110進(jìn)行計(jì)算而估計(jì)出焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。
除了確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置之外，通過考慮聚焦優(yōu)化值的量值能夠估計(jì)這一位置的誤差。大的聚焦優(yōu)化值指示小的誤差。這是因?yàn)楫?dāng)圖像信息包含大量高頻分量時(shí)，則給出很大的優(yōu)化值，但當(dāng)其只具有很小量的高頻分量時(shí)，則其給出低的優(yōu)化值。這種低的優(yōu)化值類似于具有散焦的大量高頻分量且已使高頻成分去除的圖像的區(qū)域。因而，如果產(chǎn)生高的優(yōu)化值，則確定已達(dá)到焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度。此外，高的優(yōu)化值保證來自噪聲的作用很小，并能夠以比低優(yōu)化值峰值更高的確定性找出峰值。因而能夠指定誤差作為具有與優(yōu)化值本身量值成反比的一個(gè)量值。
已找出焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置(程度)，因而在步驟112能夠把標(biāo)稱聚焦調(diào)節(jié)到與這一焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置一致。這示于圖3中。
雖然圖4中為擬合曲線示出三個(gè)點(diǎn)，但最好有更大數(shù)目的點(diǎn)以改進(jìn)曲線精度?？蛇x地，可假設(shè)這些點(diǎn)的每一個(gè)在它們內(nèi)部具有固有的誤差。
雖然可使用數(shù)個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度以改進(jìn)定位焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的精確度，但要記住，在這些其它聚焦程度這樣作時(shí)會(huì)降低獲得的圖像信息的質(zhì)量。因而，在確定焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度中使用的掃描線的量與這樣確定的程度的精確度之間存在折衷。對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)的一種方式是向圖4的曲線添加兩個(gè)進(jìn)一步的點(diǎn)，這些表示完全散焦的程度。例如這可這樣來實(shí)現(xiàn)，假設(shè)量X(標(biāo)稱和第一/第二進(jìn)一步聚焦位置之間的差)的整數(shù)倍數(shù)(諸如3)提供完全散焦的圖像信息，并因而聚焦參數(shù)可接近零。因而這些點(diǎn)可添加到曲線以幫助擬合曲線200。
在上述的例子中，假設(shè)目標(biāo)本身沒有顯示表面高度的變化并因而是平坦的(至少為成像服務(wù))。然而，對(duì)于許多采樣不是這樣的情形，或者因?yàn)闃颖颈旧砭哂斜砻嫫鸱蛞驗(yàn)闃颖颈旧硪话阆鄬?duì)于掃描頭平面傾斜。
然而如所述，如果焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置實(shí)際上作為穿越掃描的位置的函數(shù)而變化，則該方法可被重復(fù)，例如以便重復(fù)地估計(jì)穿越掃描的各點(diǎn)處焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。這示于圖5，在此實(shí)際的表面起伏示于300，且四個(gè)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置被表示為包含它們的誤差。曲線301根據(jù)最近的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)值實(shí)時(shí)擬合，并能夠用來計(jì)算各計(jì)算位置之間的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。此外，其還能夠用來預(yù)測(cè)下一個(gè)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置將位于哪里，因而在進(jìn)行下一個(gè)位置處的進(jìn)一步的第一和第二進(jìn)一步聚焦程度讀取之前，允許標(biāo)稱聚焦位置據(jù)此被調(diào)節(jié)。因而從圖5能夠看出，通過使用采用了所述方法進(jìn)行焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的周期性的估計(jì)，在掃描本身期間能夠跟隨目標(biāo)6的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是非常有益的，因?yàn)椴恍枰A(yù)掃描且能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行。
在圖2步驟115結(jié)束掃描，并此后處理表示圖像信息的所獲得的數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生所希望的目標(biāo)圖像。另外，可進(jìn)行進(jìn)一步的帶的掃描，在處理之前重復(fù)早先的步驟的方法。
應(yīng)當(dāng)記住，以進(jìn)一步的聚焦程度獲得的圖像信息的質(zhì)量一般低于以標(biāo)稱聚焦程度獲得的圖像信息的質(zhì)量(假設(shè)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度較接近標(biāo)稱焦距)。由于這一數(shù)據(jù)是低質(zhì)量的，為了防止圖像內(nèi)的誤差，該方法進(jìn)一步包括在步驟116處理信息的步驟，以改進(jìn)以這些進(jìn)一步的聚焦程度獲得的圖像信息。這是通過內(nèi)插方法實(shí)現(xiàn)的，其中使用在每一進(jìn)一步的聚焦程度的任一側(cè)的標(biāo)稱聚焦程度的掃描線來內(nèi)插圖像信息。因而，取掃描線7，8，9為例，在以下表中示出來自附近線的部分貢獻(xiàn)。

這些是在線6和10之間的距離的25％，50％和75％處的內(nèi)插值，可使用具有用于內(nèi)插的其它加權(quán)或非均勻的線間隔的許多其它內(nèi)插技術(shù)。
這一內(nèi)插明顯改進(jìn)了整個(gè)圖像的質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)記住，掃描線一般是非常狹窄的，因而這一內(nèi)插步驟116在最終圖像中不可見。
應(yīng)當(dāng)理解，本方法事實(shí)上可用于任何掃描系統(tǒng)，而不限于光學(xué)掃描，例如其還可用于電子顯微鏡等。使用預(yù)掃描(其在此進(jìn)行)中的焦距值，或基于來自相鄰“樣本”的相鄰信息，還可改進(jìn)步驟114中的曲線的外推。因而如業(yè)內(nèi)專業(yè)人員可理解的，這種信息的焦距值可用作為標(biāo)稱焦距的“種子點(diǎn)”。
權(quán)利要求
1.一種在圖像掃描設(shè)備中估計(jì)目標(biāo)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的方法，包括以標(biāo)稱的聚焦程度掃描目標(biāo)的第一部分，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息；以一個(gè)或多個(gè)各進(jìn)一步的聚焦程度掃描目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的部分，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息；使用各圖像信息對(duì)于標(biāo)稱的聚焦程度和一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)計(jì)算聚焦參數(shù)；以及使用計(jì)算的聚焦參數(shù)估計(jì)對(duì)于目標(biāo)的第一和進(jìn)一步的部分的每一個(gè)共同的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用至少兩個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度，在標(biāo)稱聚焦程度的每一側(cè)有一個(gè)。
3.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其中由掃描線形成掃描，以及其中，當(dāng)使用至少兩個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度時(shí)，聚焦程度由數(shù)條掃描線彼此分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中進(jìn)一步的聚焦程度由大約50條掃描線彼此分開。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其中當(dāng)由掃描線形成掃描時(shí)，對(duì)于小數(shù)目的掃描線，聚焦從標(biāo)稱聚焦程度修改為各進(jìn)一步的聚焦程度。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其中聚焦參數(shù)是焦距優(yōu)化值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中對(duì)于進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)的優(yōu)化值，是相對(duì)于在目標(biāo)的基本相同的位置處的標(biāo)稱聚焦程度正規(guī)化的正規(guī)化優(yōu)化值。
8.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，其中估計(jì)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的計(jì)算通過把標(biāo)稱的和進(jìn)一步的聚焦程度參數(shù)擬合為曲線而獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中對(duì)應(yīng)于基本上散焦程度的聚焦參數(shù)值被用來擬合曲線，散焦值的聚焦程度對(duì)應(yīng)于標(biāo)稱聚焦程度和進(jìn)一步的聚焦程度之差的2倍或更多倍數(shù)的程度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中該曲線具有對(duì)應(yīng)于焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的峰值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括使用峰值位置的聚焦參數(shù)值來計(jì)算焦距值的誤差。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中誤差反比于聚焦參數(shù)優(yōu)化值的量值。
13.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，還包括把標(biāo)稱聚焦程度修改為估計(jì)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)程度。
14.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，還包括在穿越掃描的數(shù)個(gè)位置重復(fù)該方法，并把估計(jì)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)值擬合為曲線，以便估計(jì)測(cè)量的位置之間的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置，和/或預(yù)測(cè)待掃描的目標(biāo)的區(qū)域中的聚焦。
15.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，還包括在進(jìn)行掃描之前，確定開始聚焦位置以作為標(biāo)稱聚焦程度。
16.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，還包括通過使用以標(biāo)稱聚焦程度獲得的相鄰圖像信息進(jìn)行內(nèi)插來修改以進(jìn)一步聚焦程度獲得的圖像信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中當(dāng)對(duì)于數(shù)條掃描線獲得進(jìn)一步聚焦程度的圖像信息時(shí)，使用來自相鄰標(biāo)稱聚焦程度圖像信息的數(shù)條最近的掃描線的加權(quán)貢獻(xiàn)進(jìn)行內(nèi)插。
18.圖像掃描設(shè)備，包括檢測(cè)器陣列，用于從目標(biāo)獲得圖像信息；掃描裝置，用于引起檢測(cè)器陣列與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；調(diào)焦裝置，適用于修改檢測(cè)器陣列與目標(biāo)之間的聚焦；以及處理器，適用于使得該設(shè)備通過以標(biāo)稱聚焦程度掃描目標(biāo)的第一部分來執(zhí)行根據(jù)以上任一權(quán)利要求的方法，以便獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息，以一個(gè)或多個(gè)各進(jìn)一步的聚焦程度掃描目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的部分，以便獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息，對(duì)于標(biāo)稱的聚焦程度和一個(gè)或多個(gè)其它的聚焦程度的每一個(gè)計(jì)算聚焦參數(shù)，以及使用計(jì)算的聚焦參數(shù)估計(jì)對(duì)于目標(biāo)的第一和進(jìn)一步部分的每一個(gè)共同的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中該設(shè)備包括掃描儀。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的設(shè)備，還包括用于以一個(gè)或多個(gè)各聚焦程度掃描目標(biāo)的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求18到20中任一個(gè)的設(shè)備，還包括用于計(jì)算聚焦參數(shù)的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求18到21中任一個(gè)的設(shè)備，還包括用于估計(jì)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的裝置。
全文摘要
提供了在圖像掃描設(shè)備中估計(jì)目標(biāo)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置的一種方法。目標(biāo)的第一部分以標(biāo)稱聚焦程度被掃描，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息。目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的部分以一個(gè)或多個(gè)各進(jìn)一步的聚焦程度被掃描，以獲得對(duì)應(yīng)的圖像信息。然后對(duì)于標(biāo)稱和一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的聚焦程度的每一個(gè)使用各圖像信息計(jì)算聚焦參數(shù)。然后使用計(jì)算的聚焦參數(shù)估計(jì)對(duì)于目標(biāo)的第一和進(jìn)一步的部分每一個(gè)共同的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)位置。還提供了執(zhí)行該方法的對(duì)應(yīng)的設(shè)備。
文檔編號(hào)H04N1/024GK1825888SQ200610004448
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月14日
發(fā)明者馬丁·P·戈卡 申請(qǐng)人:富士膠片電子影像有限公司