[發明專利]具獨立光譜裝置及觀測裝置的攝像系統及該光譜裝置

在審

• 申請號: 201410548754.0
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN105571714A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 楊之逸;吳文弘
• 申請（專利權）人: 承奕科技股份有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01N21/94;G01N21/359;G01N21/64
• 代理公司: 北京明和龍知識產權代理有限公司 11281
• 代理人: 郁玉成

技術領域

一種具獨立光譜裝置及觀測裝置的攝像系統及該光譜裝置。

背景技術

近年來光學鑒識技術在各種應用場合中漸受重視，諸如污染源鑒定、材質 鑒定，甚至是特殊的刑事鑒定等領域皆愈來愈依賴光學儀器進行鑒別，其中光 譜裝置更是關鍵的鑒定舉證工具。例如刑事犯罪現場濺灑而出的血跡斑點，可 能為人刻意抹消以混淆警調的視聽，就算警方懷疑某處為犯案現場，卻礙于肉 眼無法辨識，在舉證與申請羈押時更容易陷于被動處境。因此「科學辦案」日 益為警調單位所重視，所謂科學辦案便是結合物理化學等相關科技與知識，探 究現有調查無法觸及的真相，如血跡的鐵質會吸收特定波長的光(約870nm)， 只是870nm已超出人肉眼能接收光的波長，若能結合光譜裝置進行鑒定，對疑 似案發現場的地面照射870nm的光波，如某一處反射光的能量特別低落，此處 便極可能曾沾附有血液。

除此之外，光譜裝置亦常見于烤漆或晶圓等污染物的偵錯舉證。然而光譜 裝置的入光通道是一點或一線，將入射的光通過分光再辨識各波長的強度，因 此光譜裝置一次能擷取的目標范圍非常狹窄，再加上使用者無法精確得知光譜 裝置的擷取范圍，只能以光譜裝置的入光通道大略對準目標范圍、憑感覺或經 驗目測一個相當于擷取范圍的區域，讓目標范圍大致落入此區域，故常造成光 譜裝置的分析結果與目標范圍存在偏差，難以精確依照使用者的預期偵測作 業；此為光譜裝置的第一項缺陷。

當第一線的作業員或者刑警在現場鑒定后，須將鑒定的分析與證明提交至 后續部門，作為現場決策或法院審判的關鍵性證據。因此，鑒定作業通常需要 經過更詳盡的紀錄，來提供具體的鑒定結果為客觀的事實佐證。當第一線觀察 者操作光譜裝置進行擷取分析后，對于同一目標范圍要再以白光的影像擷取作 為輔助，最后將分析數據與白光照片對照，甚至須標示分析數據分別落在相片 的何處；希望據此提升鑒定的客觀性。此一作法的問題在于延續了上述光譜裝 置的擷取范圍無法具體化，且光譜裝置的入光與攝影取像分兩次獨立取像作 業，更難使兩者擷取的角度、范圍甚至目標物達到一致，無法提供精準客觀的 鑒定結果，若一線觀察者素質不佳，更可能造成鑒定結果的偏差，影響尤大； 此為光譜裝置的第二項缺陷。

為確保鑒定結果的客觀性，相關部門引進高光譜儀，可提供相片與分析的 同步作業。然而，高光譜儀是將取像范圍劃分為多個像素(pixel)，由于高光譜 儀要能辨識大量不同波段的光波，每一像素均區分為許多子像素(sub-pixel)， 藉由這些子像素構成一個又一個單一的光譜儀，也就是，高光譜儀一方面是組 合數百甚至數千套單一光譜儀，價格相當昂貴，依照目前價格，一臺高光譜儀 便需要數百萬人民幣；另方面，每一個像素中都必須進一步區隔為許多個子像 素，每一個子像素則針對一種特定小波長范圍的入射光，因此每一個像素入光 區域都需要占用較大面積，整個高光譜儀無法設置太多像素，相較于一般照相 機的千萬像素，高光譜儀像素明顯太低(通常為數百至數千)，也使整體解析度 不佳。此種高價而低解析度的產品，根本無法被廣泛應用于例如各地刑事警察 單位或生物實驗室。

延續前面的例子，當地板上有被擦拭過的數滴細微血跡殘留，若拿解析度 不足的高光譜儀進行大范圍的鑒識，就有可能因為解析度不佳，恰好忽略小面 積的血跡殘留。因此，要將例如犯罪現場客廳地板進一步分成數十塊小面積， 再以更小范圍、近距離分別拍攝才有可能將細微血滴完全找出。意味著原先一 個步驟的作業需切割成數個作業才能彌補解析度的缺陷，大幅增加一線觀察者 的工作量與儀器的使用時間，讓原本就稀有的昂貴儀器被長時間占用；何況， 由于每個像素包含眾多子像素；也使得高光譜儀的每一個像素所轉換出的資訊 量都很龐大，因此易在傳輸或資料處理方面也會造成困難。這也使得想要將這 類昂貴儀器配發至基層單位的可能性進一步降低。

所以，本發明提出一種具獨立光譜裝置及觀測裝置的攝像系統及該光譜裝 置，既能解決一般光譜裝置的分析與照片不同步，又能精確化、具體化光譜裝 置的擷取范圍，以便使用者可以輕易且準確地操作光譜裝置，瞄準適當的目標 范圍，大幅提高使用的便利性與精確度；還能避免高光譜儀解析度差與昂貴不 易普及的缺點，提升攜帶的便利性；尤其成本大幅降低，讓產品可以普及到最 前線的實驗室、半導體工廠、和基層刑事單位。

發明內容