專利名稱：：具有壓力傳感器的水下相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用水下相機(jī)捕捉數(shù)字圖像的領(lǐng)域，更特別地涉及使用壓カ傳感器來(lái)自動(dòng)選擇水下攝影模式。
背景技術(shù)：
：水下攝影對(duì)于許多應(yīng)用非常有用。例如，當(dāng)潛水者探險(xiǎn)珊瑚礁或失事船只時(shí)可能期望拍攝照片，當(dāng)孩子們?cè)谟斡境刂型嫠r(shí)可能喜歡給他們的朋友拍攝水下照片。為了捕捉水下照片，必須將相機(jī)封入在防水殼中以防止水損壞相機(jī)的內(nèi)部部件。在水下捕捉到的照片的特性在于水會(huì)影響例如顔色再現(xiàn)、閃光、圖像銳度和空間噪聲(即粒度)的各種圖像屬性。這些圖像屬性被影響的程度是包括對(duì)象距離、水的深度、水的清澈度以及是否使用電子閃光燈來(lái)照明場(chǎng)景的多種因素的函數(shù)。這些因素會(huì)引起水下照片的圖像質(zhì)量每張與每張顯著不同。當(dāng)使用傳統(tǒng)膠卷打印捕捉到的水下照片時(shí)，通常使用所謂的場(chǎng)景平衡算法來(lái)分析這些照片以在圖像捕捉過(guò)程中來(lái)估計(jì)適合于校正在捕捉到的圖像中引入的任何色偏的顏色平衡校正的量。通常優(yōu)化這樣的場(chǎng)景平衡算法以校正當(dāng)在例如日光、鎢或熒光的各種光源下的空氣中拍攝照片時(shí)所引入的色偏。將該算法應(yīng)用于水下照片，它們通常會(huì)去除由水下條件所引入的色偏的一部分，但它們通常不會(huì)產(chǎn)生最佳效果。通常必要的是通過(guò)“手動(dòng)平衡”圖像來(lái)產(chǎn)生最佳再現(xiàn)圖像。使用傳統(tǒng)的光學(xué)打印膠卷，不可能補(bǔ)償與水下攝影相關(guān)的例如閃光、銳度損失和較高水平的圖像噪聲的其他偽影。Fredlund的名稱為“Methodandapparatusforprintingdigitalimages，，的美國(guó)專利6，263，792，公開了ー種用于打印一卷膠卷的方法，其中至少一幅圖像是在水下捕捉到的。通過(guò)分析圖像或通過(guò)讀取從客戶接收的信息來(lái)識(shí)別在水下捕捉到的照片。然后以預(yù)定的方式來(lái)修改水下照片。所公開的修改包括顔色平衡調(diào)整、對(duì)比度增強(qiáng)和圖像噪聲抑制。該方法的缺點(diǎn)是使用客戶提供的信息來(lái)識(shí)別水下照片可能是麻煩的，通過(guò)分析圖像來(lái)自動(dòng)識(shí)別水下圖像的過(guò)程易于產(chǎn)生誤識(shí)別的錯(cuò)誤。Keelan等人的名稱為“Colorreversalphotographicelementsadaptedforunderwaterphotography”的美國(guó)專利5，382，499公開了ー種設(shè)計(jì)用于水下攝影的攝影膠卷。該專利公開了在水下攝影中出現(xiàn)的顏色平衡問(wèn)題，該問(wèn)題源于通過(guò)水傳輸?shù)妮^長(zhǎng)可見(jiàn)波長(zhǎng)紅光的明顯衰減。在水中每3米的光傳輸距離內(nèi)吸收了了大約一半的紅光。這導(dǎo)致具有明顯青色色偏的水下場(chǎng)景，表示缺乏紅光。通過(guò)增大相對(duì)于綠光記錄層単元速度的紅光記錄層単元的速度，提供了具有改進(jìn)的水下成像能力的本發(fā)明的顔色反轉(zhuǎn)攝影膠卷。該膠卷能夠合適地校正由于僅僅針對(duì)ー種特定場(chǎng)景物距的水下拍照條件減少的色偏。Teremy等人的名稱為“Pressuresensorcontrolforelectricallyresponsivecamerafeature”的美國(guó)專利5，710，947,公開了包括壓カ傳感器的攝影膠卷相機(jī)。針對(duì)包括相機(jī)激活開關(guān)、定向開關(guān)、膠卷傳輸計(jì)算器、水的深度傳感器和相機(jī)泄漏檢測(cè)器的壓カ傳感器描述了多種不同的應(yīng)用。當(dāng)使用該壓カ傳感器作為水的深度傳感器時(shí)，提供攝影顯示以表示深度。數(shù)字相機(jī)已經(jīng)變得非常普遍并且已在包括水下攝影的攝影的幾乎所有領(lǐng)域中很大程度上取代了傳統(tǒng)的膠卷相機(jī)。使用數(shù)字相機(jī)的水下攝影經(jīng)歷了傳統(tǒng)膠卷相機(jī)遇到的大多數(shù)相同問(wèn)題，例如顏色再現(xiàn)的變化。例如CanonPowerShotSD500DigitalELPHCamera的ー些數(shù)字相機(jī)，包括可以使用用戶可選擇水下模式來(lái)手動(dòng)表示相機(jī)在水下被使用。該數(shù)字相機(jī)然后可以調(diào)整顔色再現(xiàn)特性以產(chǎn)生典型的水下攝影環(huán)境。然而，需要注意的是手動(dòng)選擇水下模式可能是麻煩的，此外針對(duì)水下攝影條件從圖像到圖像可以廣泛變化的事實(shí)沒(méi)有采取預(yù)防措施。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了ー種供捕捉水下數(shù)字圖像使用的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其包括防水殼；用于捕捉數(shù)字圖像的圖像傳感器；用于將場(chǎng)景成像到圖像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)；用于感測(cè)防水殼之外的壓カ的裝置；以及用于執(zhí)行以下步驟的處理器確定感測(cè)到的壓カ；使用圖像傳感器來(lái)捕捉場(chǎng)景的數(shù)字圖像；使用感測(cè)到的壓カ來(lái)確定數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是否正在水下工作的指示并且相應(yīng)地選擇水下攝影模式或普通攝影模式；根據(jù)所選擇的攝影模式來(lái)處理捕捉到的數(shù)字圖像；以及將經(jīng)處理的數(shù)字圖像存儲(chǔ)在處理器可存取存儲(chǔ)器中。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)可以響應(yīng)于感測(cè)到的壓カ而自動(dòng)選擇水下攝影模式而無(wú)需用戶干預(yù)。本發(fā)明具有另ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)當(dāng)數(shù)字相機(jī)以水下攝影模式工作時(shí)，可以相對(duì)于普通攝影模式自動(dòng)調(diào)整包括顔色校正、銳度和降噪的各種圖像處理操作的性能，以計(jì)及水下攝影環(huán)境的特性。本發(fā)明具有又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以在水下攝影模式下自動(dòng)調(diào)整數(shù)字圖像的顔色再現(xiàn)，以計(jì)及作為深度和物距的函數(shù)的攝影條件的變化。圖I是示出了數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)的部件的高級(jí)別圖；圖2是描述了用于處理數(shù)字相機(jī)中的數(shù)字圖像的典型圖像處理操作的流程圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的水下攝影場(chǎng)景；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字相機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式的圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的、使用水下攝影模式來(lái)處理數(shù)字圖像的步驟的流程圖；圖6是示出了用于當(dāng)數(shù)字相機(jī)在過(guò)深的深度下工作時(shí)向用戶提供警告的方法的流程圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的被使用于調(diào)整水下顔色再現(xiàn)的增益因子函數(shù)的曲線圖。需要理解的是，附圖的目的在于說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)思并且可能不是根據(jù)比例繪制的。具體實(shí)施例方式在以下描述中，將描述通常會(huì)以軟件程序進(jìn)行實(shí)施的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到還可以以硬件來(lái)構(gòu)造這些軟件的等同物。因?yàn)閳D像操作算法和系統(tǒng)是公知的，所以本描述將被特別針對(duì)形成根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一部分或更直接地與根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法相互配合的算法和系統(tǒng)。這些算法和系統(tǒng)以及用于產(chǎn)生和處理相關(guān)圖像信號(hào)的硬件或軟件的在文中沒(méi)有具體示出或描述的其他方面可以選自現(xiàn)有技術(shù)中已知的這樣的系統(tǒng)、算法、部件和元件。給定在下面的資料中根據(jù)本發(fā)明描述的系統(tǒng)，對(duì)實(shí)施本發(fā)明是有用的在此沒(méi)有具體示出、建議或描述的軟件是傳統(tǒng)的并且在本領(lǐng)域的技術(shù)人員的認(rèn)識(shí)范圍之內(nèi)。此外，如在此使用的，用于執(zhí)行本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，其可以包括例如磁盤(例如硬盤驅(qū)動(dòng)器或軟盤)或磁帶的磁性存儲(chǔ)介質(zhì)；例如光盤、光帶或機(jī)器可讀條形碼的光存儲(chǔ)介質(zhì)；例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)的固態(tài)電存儲(chǔ)設(shè)備；或被采用來(lái)存儲(chǔ)具有用于控制一臺(tái)或更多臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)踐根據(jù)本發(fā)明的方法的指令的計(jì)算機(jī)程序的任何其他物理設(shè)備或介質(zhì)。因?yàn)橛糜趯?shí)現(xiàn)成像設(shè)備的數(shù)字相機(jī)以及用于信號(hào)捕捉、處理和顯示的相關(guān)電路是公知的，本描述將特別針對(duì)形成根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備的一部分或更加直接地與根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備配合的元件。沒(méi)有在此具體示出或描述的元件可以選自現(xiàn)有技術(shù)中已知的元件。以軟件的形式提供將要描述的實(shí)施方式的某些方面。給定在下面的資料中根據(jù)本發(fā)明描述的系統(tǒng)，對(duì)實(shí)施本發(fā)明是有用的在此沒(méi)有具體示出、建議或描述的軟件是傳統(tǒng)的并且在本領(lǐng)域的技術(shù)人員的認(rèn)識(shí)范圍之內(nèi)。本發(fā)明包含在此描述的實(shí)施方式的組合。引用“特定實(shí)施方式”等指在本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方式中存在的特征。単獨(dú)引用“實(shí)施方式”或“特定實(shí)施方式”等未必是指相同的實(shí)施方式；然而，這樣的實(shí)施方式不相互排斥，除非有這樣的表示或?qū)τ诒绢I(lǐng)域的技術(shù)人員是非常明顯的。引用“方法”或“更多個(gè)方法”等的単數(shù)或復(fù)數(shù)使用不意在限制。應(yīng)當(dāng)注意的是，除非通過(guò)上下文明確指出或要求，詞語(yǔ)“或”在本公開中以非排他意義來(lái)使用。以下對(duì)數(shù)字相機(jī)的描述對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟悉的。顯然，可以具有該實(shí)施方式的多種變型并且可以對(duì)該實(shí)施方式的多種變型進(jìn)行選擇以降低成本、増大特征或改善相機(jī)特性。圖I示出了包括數(shù)字相機(jī)10的數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)的框圖。優(yōu)選地，數(shù)字相機(jī)10是便攜式電池操作設(shè)備，足夠小以在捕捉或?yàn)g覽圖像時(shí)可以易于用戶手持。數(shù)字相機(jī)10生成使用圖像存儲(chǔ)器30存儲(chǔ)為數(shù)字圖像文件的數(shù)字圖像。在此使用的短語(yǔ)“數(shù)字圖像”或“數(shù)字圖像文件”是指任何數(shù)字圖像文件，比如數(shù)字靜態(tài)圖像或數(shù)字視頻文件。在一些實(shí)施方式中，數(shù)字相機(jī)10捕捉運(yùn)動(dòng)視頻圖像和靜態(tài)圖像二者。數(shù)字相機(jī)10還可以包括其他功能，包括但不限制于數(shù)字音樂(lè)播放器(例如MP3播放器)、移動(dòng)電話、GPS接收器或可編程數(shù)字助理(PDA)的功能。數(shù)字相機(jī)10包括具有可調(diào)整光圈的鏡頭4和可調(diào)整快門6。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，鏡頭4是變焦鏡頭并通過(guò)變焦和聚焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8來(lái)控制。鏡頭4將來(lái)自于場(chǎng)景(未示出)的光聚焦到例如單芯片的彩色CCD(電荷耦合元件)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器的圖像傳感器14上。鏡頭4是用于在圖像傳感器14上形成場(chǎng)景的圖像的ー種類型的光學(xué)系統(tǒng)。在其他實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)可以使用具有可變或固定焦點(diǎn)的固定焦距鏡頭。通過(guò)模擬信號(hào)處理器(ASP)和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器16將圖像傳感器14的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式并將其暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器18中。隨后處理器20使用存儲(chǔ)在固件存儲(chǔ)器28中的嵌入式軟件程序(例如固件)來(lái)操作存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器18中的圖像數(shù)據(jù)。在ー些實(shí)施方式中，使用只讀存儲(chǔ)器(ROM)將軟件程序永久地存儲(chǔ)在固件存儲(chǔ)器28中。在其他實(shí)施方式中，可以通過(guò)使用例如快閃EPROM(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)存儲(chǔ)器來(lái)修改固件存儲(chǔ)器28。在這樣的實(shí)施方式中，外部設(shè)備可以使用有線接ロ38或無(wú)線調(diào)制解調(diào)器50來(lái)更新存儲(chǔ)在固件存儲(chǔ)器28中的軟件程序。在這樣的實(shí)施方式中，還可以使用固件存儲(chǔ)器28來(lái)存儲(chǔ)圖像傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、用戶設(shè)置選擇和當(dāng)相機(jī)關(guān)斷時(shí)必須保存的其他數(shù)據(jù)。在ー些實(shí)施方式中，處理器20包括程序存儲(chǔ)器(未示出)，存儲(chǔ)在固件存儲(chǔ)器28中的軟件程序在被處理器20執(zhí)行之前被拷貝到該程序存儲(chǔ)器中。將要理解的是，可以通過(guò)使用單個(gè)可編程處理器或通過(guò)使用多個(gè)可編程處理器來(lái)提供處理器20的功能，該可編程處理器包括ー個(gè)或更多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)設(shè)備?？商孢x地，可以通過(guò)定制電路(例如專門設(shè)計(jì)用于在數(shù)字相機(jī)中使用的一個(gè)或更多個(gè)定制集成電路(IC))或通過(guò)可編程處理器和定制電路的組合來(lái)提供處理器20。將要理解的是，使用公共數(shù)據(jù)總線來(lái)制造在圖I中所示的處理器20與部分或所有的不同部件之間的連接器。例如，在一些實(shí)施方式中，可以使用公共數(shù)據(jù)總線在處理器120、緩沖存儲(chǔ)器18、圖像存儲(chǔ)器30和固件存儲(chǔ)器28之間進(jìn)行連接。然后使用圖像存儲(chǔ)器30存儲(chǔ)經(jīng)處理的圖像。需要理解的是圖像存儲(chǔ)器30可以是為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何形式的存儲(chǔ)器，其包括但不限制于可移動(dòng)快閃存儲(chǔ)器卡、內(nèi)部快閃存儲(chǔ)器芯片、磁性存儲(chǔ)器或光學(xué)存儲(chǔ)器。在一些實(shí)施方式中，圖像存儲(chǔ)器30可以包括內(nèi)部快閃存儲(chǔ)器芯片和到例如安全數(shù)字(SD)卡的可移動(dòng)快閃儲(chǔ)器卡的標(biāo)準(zhǔn)接ロニ者?？商孢x地，可以使用不同的存儲(chǔ)卡格式，例如微SD卡、致密閃存(CF)卡、多媒體卡(MMC)、xD卡或存儲(chǔ)條。圖像傳感器14由時(shí)序發(fā)生器12來(lái)控制，該時(shí)序發(fā)生器12產(chǎn)生各種時(shí)鐘信號(hào)以選擇行和像素以及使ASP和A/D轉(zhuǎn)換器16的操作同歩。圖像傳感器14可以具有例如12.4兆像素(4088X3040像素)以提供大約4000X3000像素的靜態(tài)圖像文件。為了提供彩色圖像，圖像傳感器通常覆蓋有濾色器陣列，該濾色器陣列提供具有包括不同顔色像素的像素陣列的圖像傳感器?？梢砸远喾N不同的圖案來(lái)布置不同顔色像素。作為ー個(gè)示例，可以使用如在Bayer的共同受讓美國(guó)專利3，971,065“Colorimagingarray”中描述的公知的Bayer濾色器陣列來(lái)布置不同的顔色像素，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并在本文中。作為第二個(gè)示例，可以如在Compton和Hamilton于2007年2月I日提交的名稱為“Imagesensorwithimprovedlightsensitivity”的共同受讓美國(guó)專利申請(qǐng)公開2007/0024931中所描述的那樣來(lái)布置不同的顔色像素，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并在本文中。這些示例并不是限制性的，可以使用許多其他顏色圖案。將要理解的是圖像傳感器14、時(shí)序發(fā)生器12以及ASP和A/D轉(zhuǎn)換器16可以是分別制造的集成電路，或者它們可以被制造為與CMOS圖像傳感器共同制造的單個(gè)集成電路。在一些實(shí)施方式中，單個(gè)集成電路可以執(zhí)行在圖I中所示的部分其他功能，包括由處理器20提供的部分功能。當(dāng)由時(shí)序發(fā)生器12以第一模式致動(dòng)時(shí)，圖像傳感器14用于提供較低分辨率傳感器圖像數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)序列以構(gòu)成圖像，該預(yù)覽模式用于當(dāng)捕捉視頻圖像以及還用于當(dāng)預(yù)覽待捕捉的靜態(tài)圖像吋?？梢詫⒃擃A(yù)覽模式傳感器圖像數(shù)據(jù)提供為例如具有1280X720像素的HD分辨率圖像數(shù)據(jù)，或提供為例如具有640X480像素的VGA(視頻圖形陣列)分辨率圖像數(shù)據(jù)或使用與圖像傳感器的分辨率相比較具有顯著更少列和行數(shù)據(jù)的其他分辨率?？梢酝ㄟ^(guò)組合具有相同顔色的相鄰像素值，或通過(guò)消除某些像素值或通過(guò)組合某些顏色像素值并同時(shí)消除其他顔色像素值來(lái)提供預(yù)覽模式傳感器圖像數(shù)據(jù)?？梢匀缭赑arulski等人的名稱為“Electroniccameraforinitiatingcaptureofstillimageswhilepreviewingmotionimages”的共同受讓的美國(guó)專利6，292，218中所描述的那樣來(lái)處理預(yù)覽模式圖像數(shù)據(jù)，該專利通過(guò)弓I用合并在本文中。當(dāng)由時(shí)序發(fā)生器12以第二模式致動(dòng)時(shí)，圖像傳感器14還用于提供高分辨率的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)?？梢詫⒆罱K模式傳感器圖像數(shù)據(jù)提供為高分辨率輸出圖像數(shù)據(jù)，最終模式傳感器圖像數(shù)據(jù)對(duì)于具有高照明水平的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)包括圖像傳感器的所有像素，并且可以為例如具有4000X3000像素的12兆像素的最終圖像數(shù)據(jù)。在較低照明水平下，可以通過(guò)對(duì)圖像傳感器上的顏色相同的ー些數(shù)量的像素進(jìn)行“面元?jiǎng)澐?binning)”來(lái)提供最終傳感器圖像數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)信號(hào)水平以及因此提高傳感器的“快門速度”(ISO速度)。通過(guò)由處理器20提供的控制信號(hào)來(lái)控制變焦和聚焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8，以提供合適的焦距設(shè)置并將場(chǎng)景聚焦到圖像傳感器14上。通過(guò)控制可調(diào)整光圈和可調(diào)整快門6的焦比和曝光時(shí)間、經(jīng)由時(shí)序發(fā)生器12的圖像傳感器14的曝光時(shí)間段以及ASP和A/D轉(zhuǎn)換器16的増益(即ISO速度)設(shè)置來(lái)控制圖像傳感器14的曝光水平。處理器20還控制可以對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行照明的閃光燈2。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，閃光燈2具有可調(diào)整的相關(guān)色溫。例如，可以使用在Miller等人的名稱為“Lampwithadjustablecolor”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開2008/0297027中公開的閃光燈來(lái)當(dāng)數(shù)字相機(jī)10在如后面將要描述的在水下工作時(shí)產(chǎn)生具有高比例紅光的照明。如在Parulski等人的名稱為“ElectronicCamerawithRapidAutomaticFocusofanImageuponaProgressiveScanImageSensor，，的共同受讓美國(guó)專利5，668，597中所描述的那樣，可以通過(guò)使用“通過(guò)鏡頭(through-the-lens)”的自動(dòng)聚焦以第一模式來(lái)聚焦數(shù)字相機(jī)10的鏡頭4，該專利通過(guò)引用合并在本文中。這通過(guò)如下方式來(lái)完成使用變焦和聚焦電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8將鏡頭4的焦點(diǎn)位置調(diào)整到從在近焦點(diǎn)位置到無(wú)限遠(yuǎn)焦點(diǎn)位置之間的范圍內(nèi)的多個(gè)焦點(diǎn)位置，而處理器20確定提供用于由圖像傳感器14捕捉的圖像的中心部分的峰值銳度值的最近焦點(diǎn)位置。對(duì)應(yīng)于最近焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)距離可以用于若干個(gè)目的，例如自動(dòng)設(shè)置合適的場(chǎng)景模式，并且可以與其他鏡頭和相機(jī)設(shè)置一起作為元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在圖像文件中。為感測(cè)數(shù)字相機(jī)10的方位，可以包括可選的傾斜傳感器42。傾斜傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的并已經(jīng)被結(jié)合到例如電子游戲系統(tǒng)和手機(jī)的許多普通產(chǎn)品中。通常，傾斜傳感器使用加速計(jì)來(lái)感測(cè)設(shè)備的方位變化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，傾斜傳感器42提供表示相對(duì)于水平方向的傾斜角的信號(hào)?？梢允褂谜膬A斜角來(lái)表示相機(jī)相對(duì)于水平方向向上傾斜，以及可以使用負(fù)的傾斜角來(lái)表示相機(jī)相對(duì)于水平方向向下傾斜。處理器20產(chǎn)生暫時(shí)存儲(chǔ)在顯示存儲(chǔ)器36中并在圖像顯示器32上顯示的菜單和低分辨率顏色圖像。圖像顯示器32為典型的有源矩陣彩色液晶顯示器(IXD)，但是可以使用例如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器的其他類型的顯示器。視頻接口44提供從數(shù)字相機(jī)10到例如平板HDTV顯示器的視頻顯示器46的視頻輸出信號(hào)。在預(yù)覽模式或視頻模式下，通過(guò)處理器20來(lái)操作來(lái)自緩沖存儲(chǔ)器18的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，以在圖像顯示器32上顯示通常為彩色圖像的動(dòng)態(tài)預(yù)覽圖像序列。在預(yù)覽模式下，使用來(lái)自存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器30中的圖像數(shù)據(jù)文件的圖像數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生在圖像顯示器32上顯示的圖像。響應(yīng)于由用戶控件34提供的用戶輸入而控制在圖像顯示器32上顯示的圖形用戶接口。使用用戶控件34來(lái)選擇例如視頻捕捉模式、靜態(tài)捕捉模式和預(yù)覽模式的各種相機(jī)模式，并啟動(dòng)靜態(tài)圖像的捕捉和記錄動(dòng)態(tài)圖像。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)用戶部分地按下作為用戶控件34之一的快門按鈕(例如圖4中所示的圖像捕捉按鈕290)時(shí)，則啟動(dòng)上面描述的第一模式(即靜態(tài)預(yù)覽模式)，而當(dāng)用戶完全地按下快門按鈕時(shí)，則啟動(dòng)第二模式(即靜態(tài)圖像捕捉模式)。還使用用戶控件34來(lái)打開相機(jī)、控制鏡頭4并啟動(dòng)照片拍攝過(guò)程。用戶控件34通常包括按鈕、搖臂開關(guān)、操縱桿或旋轉(zhuǎn)刻度盤的某種組合。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)使用覆蓋在圖像顯示器32上的觸摸屏來(lái)提供一些用戶控件34。在其他實(shí)施方式中，可以使用另外的狀態(tài)顯示器或圖像顯示器?？梢允褂糜脩艨丶?4選擇的相機(jī)模式包括“水下攝影”模式和“定時(shí)器”模式，該“水下攝影”模式將在后面參照?qǐng)D5進(jìn)行描述。當(dāng)選擇“定時(shí)器”模式時(shí)，在用戶完全按下快門按鈕之后并在處理器20啟動(dòng)捕捉靜止圖像之前會(huì)出現(xiàn)短暫延遲(例如10秒)。如參照?qǐng)D5后面將要描述的，可以使用數(shù)字相機(jī)10上的壓力傳感器25來(lái)提供用于實(shí)施本發(fā)明的深度信息。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，壓力傳感器25是感測(cè)數(shù)字相機(jī)10外部的壓力的壓力傳感器。在可替選的實(shí)施方式中，可以使用濕度傳感器來(lái)代替壓力傳感器25或除了壓力傳感器25之外可以使用濕度傳感器來(lái)確定數(shù)字相機(jī)10是否正在水下使用。連接至處理器20的音頻編解碼器22從麥克風(fēng)24接收音頻信號(hào)并向揚(yáng)聲器26提供音頻信號(hào)。這些部件可以將音軌與視頻序列或靜止圖像一起記錄并回放。如果數(shù)字相機(jī)10是例如組合式相機(jī)移動(dòng)電話的多功能設(shè)備，則麥克風(fēng)24和揚(yáng)聲器26可以用于電話談話。在一些實(shí)施方式中，麥克風(fēng)24能夠記錄空氣中的聲音并且還能夠當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的方法使用數(shù)字相機(jī)10記錄水下圖像時(shí)記錄水下環(huán)境中的聲音。在其他實(shí)施方式中，數(shù)字相機(jī)10包括傳統(tǒng)的空氣麥克風(fēng)以及能夠記錄水下聲音的水下麥克風(fēng)(水聽器)。在一些實(shí)施方式中，可以使用揚(yáng)聲器26例如作為用戶接口的一部分，以提供表不已經(jīng)按下了用戶控件或已經(jīng)選擇了特定模式的各種聽得見(jiàn)的信號(hào)。在一些實(shí)施方式中，可以使用麥克風(fēng)24、音頻編解碼器22和處理器20來(lái)提供語(yǔ)音識(shí)別，使得用戶可以通過(guò)語(yǔ)音命令而不是用戶控件34來(lái)向處理器20提供用戶輸入。還可以使用揚(yáng)聲器26來(lái)通知用戶進(jìn)來(lái)的電話呼叫。這可以通過(guò)使用存儲(chǔ)在固件存儲(chǔ)器28中的標(biāo)準(zhǔn)鈴聲或通過(guò)使用從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)58中下載并存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器30中的定制鈴聲來(lái)完成。此外，可以使用振動(dòng)設(shè)備(未示出)來(lái)提供進(jìn)來(lái)的電話呼叫的安靜(例如，非聽得見(jiàn)的)通知。處理器20還提供對(duì)來(lái)自圖像傳感器14的圖像數(shù)據(jù)的另外處理，以產(chǎn)生渲染后的sRGB圖像數(shù)據(jù)，該sRGB圖像數(shù)據(jù)被壓縮并存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器30中例如公知的Exif-JPEG圖像文件的“完成”圖像文件中。數(shù)字相機(jī)10可以通過(guò)有線接口38連接至與計(jì)算機(jī)40相連的接口/再充電器48，計(jì)算機(jī)40可以是位于住宅或辦公室中的臺(tái)式計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)。有線接口38可以遵照例如公知的USB2.O接口規(guī)范。接口/再充電器48可以通過(guò)有線接口38向數(shù)字相機(jī)10中的可再充電電池組(未示出)提供電力。數(shù)字相機(jī)10可以包括無(wú)線調(diào)制解調(diào)器50，其與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)58在射頻帶52上對(duì)接。無(wú)線調(diào)制解調(diào)器50可以使用例如公知的藍(lán)牙無(wú)線接口或公知的802.11無(wú)線接口的各種無(wú)線接口協(xié)議。計(jì)算機(jī)40可以通過(guò)因特網(wǎng)70向例如KodakEasyShareGallery的照片服務(wù)提供商72上傳圖像。其他設(shè)備(未示出)可以訪問(wèn)由照片服務(wù)提供商72存儲(chǔ)的圖像。在可替選的實(shí)施方式中，無(wú)線調(diào)制解調(diào)器50與例如3GSM網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)(未示出)在射頻(例如無(wú)線)鏈路上進(jìn)行通信，該移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)70相連以上傳來(lái)自于數(shù)字相機(jī)10的數(shù)字圖像文件?？梢詫⑦@些數(shù)字圖像文件提供給計(jì)算機(jī)40或照片服務(wù)提供商72。根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字相機(jī)10是能夠用于捕捉水下數(shù)字圖像的水下數(shù)字相機(jī)。例如，使用數(shù)字相機(jī)10可以被探險(xiǎn)珊瑚礁的潛水者或在游泳池中玩耍的孩子使用。為了防止對(duì)各種相機(jī)部件的損壞，數(shù)字相機(jī)10包括防水殼280(圖4)。圖2是示出了可以由數(shù)字相機(jī)10(圖I)中的處理器20執(zhí)行以處理由ASP和A/D轉(zhuǎn)換器16輸出的來(lái)自圖像傳感器14的顏色傳感器數(shù)據(jù)100的圖像處理操作的流程圖。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)各種用戶設(shè)置175來(lái)確定處理器20所使用的用于操作關(guān)于特定數(shù)字圖像的顏色傳感器數(shù)據(jù)100的處理參數(shù)，可以響應(yīng)于在圖像顯示器32上顯示的菜單通過(guò)用戶控件34來(lái)選擇用戶設(shè)置175。通過(guò)白平衡步驟95來(lái)操作已由ASP和A/D轉(zhuǎn)換器16數(shù)字轉(zhuǎn)換后的顏色傳感器數(shù)據(jù)100。在一些實(shí)施方式中，可以使用在Miki的名稱為“Whitebalanceadjustmentdeviceandcoloridentificationdevice”的共同受讓美國(guó)專利7，542，077中描述的方法來(lái)執(zhí)行該處理，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中?？梢皂憫?yīng)于白平衡設(shè)置90而調(diào)整白平衡，白平衡設(shè)置90可以通過(guò)用戶手動(dòng)設(shè)置，或如后面參照?qǐng)D5將要描述的當(dāng)相機(jī)處于水下模式時(shí)可以自動(dòng)設(shè)置。然后通過(guò)降噪步驟105來(lái)操縱顏色圖像數(shù)據(jù)以降低來(lái)自圖像傳感器14的噪聲。在一些實(shí)施方式中，可以使用在Gindele等人的名稱為“Noisecleaningandinterpolatingsparselypopulatedcolordigitalimageusingavariablenoisecleaningkernel，，的共同受讓美國(guó)專利6，934，056中描述的方法來(lái)執(zhí)行該處理，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中?？梢皂憫?yīng)于ISO設(shè)置110而調(diào)整降噪水平，使得在更高的ISO曝光率設(shè)置110下執(zhí)行更多的濾光。當(dāng)相機(jī)處于水下模式時(shí)也可以調(diào)整降噪水平，這將在后面參照?qǐng)D5進(jìn)行描述。然后通過(guò)去馬賽克(demosaicing)步驟115來(lái)操縱顏色圖像數(shù)據(jù)以提供每個(gè)像素位置處的紅、綠和藍(lán)(RGB)圖像數(shù)據(jù)值。用于執(zhí)行去馬賽克步驟115的算法通常被稱為顏色濾波陣列(CFA)插值算法或“去Bayer化”算法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，去馬賽克步驟115可以使用在Adams等人的名稱為“Adaptivecolorplaneinterpolationinsinglesensorcolorelectroniccamera”的共同受讓美國(guó)專利5，652，621中描述的亮度CFA插值方法，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。去馬賽克步驟115還可以使用在Cok的名稱為“Signalprocessingmethodandapparatusforproducinginterpolatedchrominancevaluesinasampledcolorimagesignal”的共同受讓美國(guó)專利4，642，678中描述的色度CFA插值方法，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。在一些實(shí)施方式中，用戶可以在不同的像素分辨率模式之間進(jìn)行選擇，使得數(shù)字相機(jī)可以產(chǎn)生較小尺寸的圖像文件。如在Parulski等人的名稱為“Singlesensorcolorcamerawithuserselectableimagerecordsize”的共同受讓美國(guó)專利5，493，335中所描述的，可以提供多個(gè)像素分辨率，該專利的內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。在一些實(shí)施方式中，可以通過(guò)用戶將分辨率模式設(shè)置120選擇為全尺寸(例如3，000X2，000像素)、中等尺寸(例如1，500X1000像素)或小尺寸(750X500像素)。在顏色校正步驟125中對(duì)顏色圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色校正。在一些實(shí)施方式中，如在Parulski等人的名稱為“Methodandapparatusforimprovingthecolorrenditionofhardcopyimagesfromelectroniccameras”的共同受讓美國(guó)專利5，189，511中所描述的，可以使用3X3線性空間顏色校正矩陣來(lái)提供顏色校正，該專利的公開內(nèi)容通過(guò)引用合并到本文中。在一些實(shí)施方式中，可以通過(guò)在數(shù)字相機(jī)10的固件存儲(chǔ)器28中存儲(chǔ)不同的顏色矩陣系數(shù)來(lái)提供不同的用戶可選擇顏色模式。例如，可以提供四種不同的顏色模式，使得使用顏色模式設(shè)置130來(lái)選擇以下顏色校正矩陣之一設(shè)置I(普通顏色再現(xiàn))RollI1.50—0.30—0.20IRj111gCMI=-0.401.80-0.40Gin(I)B0ll|—0,20—0.201,40」BinJ設(shè)置2(飽和顏色再現(xiàn))Rout]Γ2-00-0.60腿-Gollt=Uojoim-ojoGin(2)Bout-0.40-0.4()LBOBin%μι·IIJLiJf1mmmm#mmxm設(shè)置3(去飽和顏色再現(xiàn))權(quán)利要求1.ー種供捕捉水下數(shù)字圖像使用的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，包括防水殼；用于捕捉數(shù)字圖像的圖像傳感器；用于將場(chǎng)景成像到所述圖像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)；用于感測(cè)所述防水殼之外的壓カ的裝置；以及用于執(zhí)行以下步驟的處理器確定感測(cè)到的壓カ；使用所述圖像傳感器來(lái)捕捉場(chǎng)景的數(shù)字圖像；使用感測(cè)到的壓カ來(lái)確定所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是否正在水下工作的指示并且相應(yīng)地選擇水下攝影模式或普通攝影模式；根據(jù)所選擇的攝影模式來(lái)處理捕捉到的數(shù)字圖像；以及將經(jīng)處理的數(shù)字圖像存儲(chǔ)在處理器可存取存儲(chǔ)器中。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述處理器進(jìn)ー步執(zhí)行將與所選擇的攝影模式有關(guān)的元數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)字圖像相關(guān)聯(lián)的步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述處理器進(jìn)ー步執(zhí)行將與感測(cè)到的壓カ有關(guān)的元數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)字圖像相關(guān)聯(lián)的步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，根據(jù)所選擇的攝影模式來(lái)調(diào)整捕捉到的數(shù)字圖像的顔色再現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，使用所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備中的所述處理器來(lái)調(diào)整捕捉到的數(shù)字圖像的顔色再現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述處理器進(jìn)ー步執(zhí)行將提供所選擇的攝影模式的指示的元數(shù)據(jù)與所存儲(chǔ)的數(shù)字圖像相關(guān)聯(lián)的步驟，并且其中，使用外部計(jì)算設(shè)備中的處理器來(lái)響應(yīng)于相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)而調(diào)整所存儲(chǔ)的數(shù)字圖像的顔色再現(xiàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備以所述水下攝影模式工作時(shí)，通過(guò)施加水下顏色變換來(lái)調(diào)整捕捉到的數(shù)字圖像的顔色再現(xiàn)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，響應(yīng)于感測(cè)到的壓カ而調(diào)整與所述水下顏色變換相關(guān)聯(lián)的顏色再現(xiàn)特性。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，進(jìn)一歩包括用于確定所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備與所述場(chǎng)景中的主要對(duì)象之間的物距的裝置，并且其中，當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備以所述水下攝影模式工作吋，響應(yīng)于所確定的物距而調(diào)整與所述水下顏色變換相關(guān)聯(lián)的顏色再現(xiàn)特性。10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述根據(jù)所選擇的攝影模式來(lái)處理捕捉到的數(shù)字圖像的步驟包括響應(yīng)于所選擇的攝影模式通過(guò)數(shù)字圖像銳化算法來(lái)調(diào)整施加于捕捉到的數(shù)字圖像的銳化程度。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，針對(duì)所述水下攝影模式降低施加于捕捉到的數(shù)字圖像的紅顏色通道的銳化程度。12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述根據(jù)所選擇的攝影模式來(lái)處理捕捉到的數(shù)字圖像的步驟包括響應(yīng)于所選擇的攝影模式通過(guò)降噪算法來(lái)調(diào)整施加于捕捉到的數(shù)字圖像的降噪程度。13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，當(dāng)感測(cè)到的壓カ超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，提供警告信號(hào)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述警告信號(hào)包括激活信號(hào)燈、閃爍電子閃光燈或者在顯示屏上顯示消息或圖標(biāo)。15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述處理器進(jìn)ー步執(zhí)行以下步驟當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備以所述水下攝影模式工作時(shí)，使用感測(cè)到的壓カ來(lái)確定所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備與水的表面之間的深度，并且其中，當(dāng)所確定的深度超過(guò)預(yù)定閾值吋，向用戶提供警告信號(hào)。16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，當(dāng)感測(cè)到的壓カ超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，使所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備掉電。17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述處理器進(jìn)ー步執(zhí)行以下步驟當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備以所述水下攝影模式工作時(shí)，使用感測(cè)到的壓カ來(lái)確定所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備與水的表面之間的深度，并且其中，當(dāng)所確定的深度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，使所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備掉電。18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是數(shù)字靜態(tài)相機(jī)。19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是數(shù)字視頻相機(jī)。20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，進(jìn)一歩包括水下麥克風(fēng)，并且其中，當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備以所述水下攝影模式工作時(shí)，所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備使用所述水下麥克風(fēng)來(lái)記錄水下聲音。21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，進(jìn)一歩包括用于當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備在水下工作時(shí)記錄聲音的水下麥克風(fēng)以及用于當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備不在水下エ作時(shí)記錄聲音的空氣麥克風(fēng)，并且其中，所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備根據(jù)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是以所述水下攝影模式工作還是以所述普通攝影模式工作來(lái)自動(dòng)選擇所述水下麥克風(fēng)或所述空氣麥克風(fēng)。22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，進(jìn)一歩包括電子閃光照明源，并且其中，響應(yīng)于所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是否以所述水下攝影模式工作而調(diào)整由所述電子閃光照明源產(chǎn)生的閃光照明。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，其中，通過(guò)調(diào)整所述閃光照明的相關(guān)色溫或照明水平來(lái)調(diào)整所述閃光照明。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，進(jìn)一歩包括用于確定所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備與所述場(chǎng)景中的主要對(duì)象之間的物距的裝置，并且其中，當(dāng)所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備以所述水下攝影模式工作吋，響應(yīng)于所確定的物距而調(diào)整所述閃光照明。全文摘要一種供捕捉水下數(shù)字圖像使用的數(shù)字圖像捕捉設(shè)備，包括防水殼；用于捕捉數(shù)字圖像的圖像傳感器；用于將場(chǎng)景成像到所述圖像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng)；用于感測(cè)所述防水殼之外的壓力的裝置；以及處理器。所述處理器執(zhí)行以下步驟確定感測(cè)到的壓力；使用所述圖像傳感器來(lái)捕捉場(chǎng)景的數(shù)字圖像；使用感測(cè)到的壓力來(lái)確定所述數(shù)字圖像捕捉設(shè)備是否正在水下工作的指示并且相應(yīng)地選擇水下攝影模式或普通攝影模式；根據(jù)所選擇的攝影模式來(lái)處理捕捉到的數(shù)字圖像；以及將經(jīng)處理的數(shù)字圖像存儲(chǔ)在處理器可存取存儲(chǔ)器中。文檔編號(hào)G03B17/08GK102870044SQ201180015003公開日2013年1月9日申請(qǐng)日期2011年3月10日優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日發(fā)明者肯尼斯·艾倫·帕魯利斯基,托馬斯·伊桑·馬登,約翰·蘭德爾·弗雷德隆德,凱文·愛(ài)德華·斯波爾丁申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司