架106而非新的相機外殼104,而從升級中受益。其他客戶可 選擇通過購買不包括濾光器102的標準鏡頭支架來購買成本更低的系統(tǒng)。本文描述的整合 了濾光器102和/或濾光器102的其他實現(xiàn)方式的鏡頭支架106可整合至模塊化相機中， 例如于2013年9月3日公布的、題目為"模塊化運動相機（MODULE MOTION CAMERA)"的第 8, 525, 924號美國專利中描述的模塊化相機，該美國專利的全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0079] 在其他情況下，濾光器102整合至相機外殼104中。例如，圖1B示出了類似于圖 1A的相機系統(tǒng)100a的相機系統(tǒng)100b，在圖1B中，濾光器102設(shè)置在相機外殼104內(nèi)或另 外由相機外殼104支撐。結(jié)果，鏡頭支架106還可不包括鏡頭支架控制器118。該實現(xiàn)方式 可提供某些益處。例如，由于濾光器102可更緊地耦接至控制器116和相機外殼104內(nèi)的 其他電子設(shè)備，所以為了同步和其他控制目的而與濾光器102的通信可更加可靠，且可減 少設(shè)計復(fù)雜性。
[0080] 在一些實施方式中，可使用多個濾光器102。例如，在一個實施方式中，在光路中在 第一濾光器102之后布置至少第二濾光器102。多個濾光器102中的每個可以是相同的類 型（例如，液晶面板），或者可使用不同的類型。此外，多個濾光器102可提供不同的功能。 例如，在一個實施方式中，多個濾光器102中的一個可用于提供中性密度濾波，以及多個濾 光器102中的另一個用于提供時域濾波。
[0081] 圖9示出了類似于圖1的相機系統(tǒng)100a的、整合了多個濾光器102的相機系統(tǒng) 900。相機系統(tǒng)900包括多個圖像傳感器114和對應(yīng)的鏡頭108。多個濾光器102中的一個 或多個可包括在光路中，位于對應(yīng)的鏡頭108和圖像傳感器114之間。在一些情況下，一個 或多個濾光器102反而可布置在光路中對應(yīng)的鏡頭108之前。圖像傳感器114和對應(yīng)的鏡 頭108的組合可稱為成像器。
[0082] 伸用濾光器的曝光棹制
[0083] 對于傳統(tǒng)的相機，通過對光圈、快門速度或這兩者的手動或自動調(diào)節(jié)以維持期望 的曝光，有時導(dǎo)致場景照明改變。然而，通過改變景深、期望的運動效果等，這樣的改變可能 以不期望的方式改變拍攝的質(zhì)量或特性。因此，可能期望在維持曝光在期望的水平或在期 望的范圍內(nèi)的同時，維持恒定的或基本上恒定的某些相機設(shè)置，例如光圈、快門速度、景深、 靈敏度（ISO)、色溫等。這可能尤其適用于照明條件通常顯著地改變的拍攝環(huán)境，例如對于 云彩可能運動遮住太陽的室外曝光。
[0084] 在一些實施方式中，可控制濾光器102以控制曝光，例如與由圖像傳感器114采集 的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)相關(guān)的曝光水平。例如，可控制濾光器102的不透明度以調(diào)節(jié)入射至圖像 傳感器114上的光的量，從而維持恒定的或基本上恒定的曝光水平（或維持曝光水平在期 望的范圍內(nèi)）。如所示出的，濾光器102或其他光學元件可沿著在相機主體之外的點和圖像 傳感器114之間的光路布置。
[0085] 根據(jù)一些方面，用戶可選擇曝光值（或曝光范圍），以及控制器116可控制濾光器 102維持或基本上維持選擇的曝光值（或范圍）。例如，在一些情況下，作為調(diào)節(jié)鏡頭108 的光圈、快門速度（例如，圖像傳感器114的數(shù)字快門速度和/或鏡頭108的機械快門速 度）以及圖像傳感器114的光敏度（例如，I0S靈敏度）中的一個或多個的替代，調(diào)節(jié)濾光 器102的不透明度以控制入射至圖像傳感器114上的光的量。因此，使用濾光器102維持 曝光，可提供以下益處：在改變照明條件的情況下實現(xiàn)期望的曝光，同時還維持某些相機設(shè) 置在期望的水平（例如，期望的光圈、快門速度、光敏度或色溫）。
[0086] 在一些情況下，圖像傳感器114例如通過控制的傳感器像素激活和不激活而實現(xiàn) 電子快門。此外，作為電子快門的替代或除了電子快門之外，相機系統(tǒng)l〇〇a，100b或900可 包括在光路中布置在相機系統(tǒng)l〇〇a，100b或900之外的點和圖像傳感器114之間的機械快 門。
[0087] 相機系統(tǒng)100a，100b或900可包括曝光控制器，曝光控制器配置為通過改變?yōu)V光 器102的至少一個光學特性（例如，不透明度）而至少部分地調(diào)節(jié)曝光水平。例如，參照圖 1A，可通過相機外殼104內(nèi)的控制器116和鏡頭支架106內(nèi)的鏡頭支架控制器118中的一 個或多個來實現(xiàn)曝光控制器。
[0088] 曝光控制器可配置為響應(yīng)于相機系統(tǒng)100a，100b或900外部的照明條件的改變而 調(diào)節(jié)至少一個光學特性。例如，曝光控制器可響應(yīng)于相機系統(tǒng)l〇〇a，100b或900的當前視 場中的照明條件的改變而調(diào)節(jié)光學特性。例如，調(diào)節(jié)可響應(yīng)于對由圖像傳感器114采集的 圖像數(shù)據(jù)的處理。在這樣的情況下，可基于圖像數(shù)據(jù)的分析確定場景照明改變，以及曝光控 制器相應(yīng)地調(diào)節(jié)光學特性。
[0089] 在一些情況下，曝光控制器基于由圖像傳感器114檢測的光的量，例如基于平均 光值或一些其他合適的算法，而控制濾光器102?？墒褂枚喾N不同的曝光測量技術(shù)，舉幾 個示例，包括中央權(quán)重平均測光、點測光（例如，在曝光控制基于與圖像的約1 % -5%或約 1%-10%之間的區(qū)域?qū)?yīng)的圖像數(shù)據(jù)的分析的情況下）、部分區(qū)域測光（例如，在曝光控制 基于與圖像的約10% -15%之間的部分圖像區(qū)域?qū)?yīng)的圖像數(shù)據(jù)的分析的情況下）、多區(qū) 測光以及矩陣式測光。
[0090] 在一個實現(xiàn)方式中，曝光控制器基于像素亮度直方圖或曝光直方圖的分析而控制 濾光器102。作為示例，曝光控制器可跟蹤直方圖（曝光值，對此，存在相對大量的圖像傳感 器像素具有那些曝光值）中一個或多個峰值的位置。在一個實施方式中，如果峰值朝向直 方圖的、對應(yīng)于較暗的曝光值的端部運動，則這是指示圖像場景中的對象在變得曝光不足， 且曝光控制器調(diào)節(jié)濾光器102 (例如，減少不透明度）以增加曝光。另一方面，如果峰值朝 向直方圖的、對應(yīng)于較亮的曝光值的端部運動，則這可能是指示圖像場景中的對象在變得 過度曝光，且曝光控制器調(diào)節(jié)光學元件（例如，增加不透明度）以減少曝光。
[0091] 在一些實現(xiàn)方式中，曝光控制器配置為響應(yīng)于由與圖像傳感器114不同的第二傳 感器檢測的照明條件的改變而調(diào)節(jié)至少一個光學特性。例如，可使用第二圖像傳感器或其 他類型的傳感器，在一些情況下，這些傳感器可專門用于檢測照明條件。
[0092] 如所指示的，在保持一個或多個設(shè)置恒定、基本上恒定或在具體的值范圍內(nèi)同時 調(diào)節(jié)曝光時，使用濾光器102控制曝光，可能是有用的。例如，在相機系統(tǒng)100a，100b或900 維持一個或多個其他相機設(shè)置恒定、基本上恒定或在具體范圍內(nèi)時，曝光控制器可調(diào)節(jié)濾 光器102以控制曝光。這些其他設(shè)置可包括但不作為限制：鏡頭光圈或其他孔徑光闌的尺 寸、相機的可調(diào)節(jié)的快門速度、可調(diào)節(jié)的靈敏度（例如，ISO靈敏度值）、白平衡設(shè)置以及景 深。例如，根據(jù)實施方式，在使用光學元件控制曝光時，所有這些設(shè)置或這些設(shè)置的任何子 集可保持恒定、基本上恒定或在具體范圍內(nèi)。根據(jù)設(shè)置，曝光控制器可調(diào)節(jié)至少一個光學特 性以維持曝光水平在期望的水平或在期望的范圍內(nèi)，同時例如維持一些或所有設(shè)置在初始 或基準值以上或以下不超過約0. 5%，1%，1. 5%，2%，3%，4%，5%，10%，20%或更大 值的期望范圍內(nèi)。
[0093] 此外，在以這種方式維持上述設(shè)置中的一個或多個在期望的水平時，曝光控制器 可另外調(diào)節(jié)至少一個光學特性（例如，濾光器102的不透明度），以維持總的曝光水平在恒 定水平、基本上恒定的水平或在具體范圍內(nèi)。例如，曝光控制器可調(diào)節(jié)至少一個光學特性， 以例如維持曝光水平在初始或基準（例如，用戶選擇的）曝光水平以上或以下不超過約0. 5 %，1%，2%，3%，4%，5%，10%，20%，30%，40%，50%或更大值的范圍內(nèi)。在一些情況下， 曝光控制器維持曝光水平在初始或基準（例如，用戶選擇的）光圈值以上或以下一個具體 (例如，用戶選擇的）光圈數(shù)（例如，1，2, 3, 4或更多的光圈）內(nèi)。
[0094] 圖6示出了可由相機系統(tǒng)，例如相機系統(tǒng)100a或100b執(zhí)行的曝光控制過程600。 為了方便起見，在相機系統(tǒng)l〇〇a的背景下描述過程600,但是作為替代，可由本文描述的 其他系統(tǒng)或未示出的其他相機系統(tǒng)實施過程600。過程600提供一種示例性方法，通過該 方法，相機系統(tǒng)l〇〇a可在保持一個或多個其他設(shè)置恒定、基本上恒定或在具體的值范圍內(nèi) 時，使用光學元件濾波器102控制曝光。
[0095] 在塊602,控制器116可接收指示用于相機系統(tǒng)100a的曝光設(shè)置的用戶輸入。例 如，用戶輸入可指示期望的曝光水平、鏡頭光圈的尺寸、可調(diào)節(jié)的快門速度、可調(diào)節(jié)的靈敏 度（例如，ISO靈敏度值）、白平衡設(shè)置以及景深中的一個或多個?？刂破?16可從整合在 相機外殼104中的用戶界面（未示出）接收用戶輸入。
[0096] 在塊604,控制器116可識別用于相機系統(tǒng)100a的曝光設(shè)置，以至少基于用戶輸入 改變或保持恒定。例如，控制器116可確定維持鏡頭光圈的期望尺寸和快門速度在由用戶 輸入指示的值或范圍內(nèi)，以及控制器116可確定可調(diào)節(jié)的靈敏度、白平衡設(shè)置以及景深可 能改變。
[0097] 在塊606,控制器116可確定用于使光進入相機外殼104的當前曝光水平。例如， 控制器116可使用由圖像傳感器114或另一圖像傳感器（例如，專用的曝光水平傳感器） 檢測的光的強度來確定當前曝光水平。
[0098] 在塊608,可通過控制器116至少調(diào)節(jié)濾光器102的不透明度，以控制曝光水平。 例如，可調(diào)節(jié)濾光器102的不透明度，以促使當前曝光水平更接近由用戶輸入指示的期望 曝光水平?？刂破?16還可至少基于用戶輸入而調(diào)節(jié)指示為可變的一個或多個曝光設(shè)置， 以控制曝光水平。此外，同時，控制器116可至少基于用戶輸入而維持指示為保持恒定的一 個或多個曝光設(shè)置的水平。
[0099] 在塊610,圖像傳感器114可以以調(diào)節(jié)的當前曝光水平采集圖像數(shù)據(jù)。在塊612,控 制器116可確定是否使用圖像傳感器114繼續(xù)圖像數(shù)據(jù)的采集。如果控制器116確定繼續(xù) 圖像數(shù)據(jù)的采集，則過程600移動至塊606,以及控制器116可確定用于使光進入相機外殼 104的當前曝光水平。另一方面，如果控制器116確定不繼續(xù)圖像數(shù)據(jù)的采集，則過程600 結(jié)束。
[0100] 圖像數(shù)據(jù)處理方法
[0101] 當使用濾光器102時，圖像處理器119處理由圖像傳感器114生成的圖像數(shù)據(jù)，以 說明由濾光器102引起的某些光學效應(yīng)。例如，在一些情況下，經(jīng)過濾光器102的光發(fā)生色 移。濾光器102可包括液晶面板，隨著濾光器102的不透明度增加，液晶面板可使比其他顏 色的光多的藍光經(jīng)過。例如，當濾光器102在中性密度模式下操作時，可發(fā)生該效應(yīng)，以及 由于增加的中性密度濾波光圈值，使得藍移的相對量可總體增加。因此，傳感器可在采集期 間生成偏向藍色的圖像數(shù)據(jù)，使得圖像數(shù)據(jù)的藍色值可相對高于針對圖像數(shù)據(jù)的其他顏色 的值。根據(jù)使用的濾光器102的類型，可發(fā)生其他類型的色移（例如，紅色、綠色的移動，兩 種顏色的移動等）。作為另一示例，例如當濾光器102在時域濾波模式下操作時，經(jīng)過濾光 器102的光的白點可移動。
[0102] 圖像處理器119可修改來自圖像傳感器114的圖像數(shù)據(jù)，以抵消或另外減少由濾 光器102引起的這樣的光學效應(yīng)的影響。修改的程度和類型可取決于濾光器102的配置 (例如，一個或多個設(shè)置）。例如，為了解決色移效應(yīng)，圖像處理器119可根據(jù)預(yù)定的功能減 小用于合適顏色的圖像數(shù)據(jù)值（例如，用于藍色的圖像數(shù)據(jù)）。可基于選擇的中性密度光圈 值而選擇功能。例如，由于更高的光圈值可導(dǎo)致更大的色移，所以在一種實現(xiàn)方式中，可應(yīng) 用更大程度的減?。ɡ纾瑧?yīng)用于藍色的圖像數(shù)據(jù)）以增加光圈值。
[0103] 在一些情況下，通過向來自圖像傳感器114的圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用適當?shù)木仃嚥僮?，圖 像處理器119可調(diào)節(jié)色移或從濾光器102的使用導(dǎo)致的其他效應(yīng)，例如在中性密度濾波模 式下從濾光器102的使用導(dǎo)致的朝向藍色移動。例如，可向圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用涉及矩陣應(yīng)用的 色度校準。色度校準可涉及白平衡操作與RGB或其他類型的增益一起應(yīng)用于圖像數(shù)據(jù)上。 根據(jù)某些方面，色度校準將圖像數(shù)據(jù)從原生值放至XYZ，并可提供校準，使得以開爾文表示 的與白平衡相關(guān)的色溫和色調(diào)（用于普朗克軌跡以上或以下的顏色）可以是精確的。此外， 對于不同的中性密度光圈值，例如對于每個整數(shù)光圈值，色度校準可以不同。校準過程可涉 及將考慮到濾光效應(yīng)而剪裁的矩陣與相機系統(tǒng)l〇〇a的標準校準連接，或者可另外涉及應(yīng) 用這樣的矩陣連同標準相機校準。按照這種方式，補償濾光（例如，中性密度濾波）的色度 校準和標準相機顏色校準可一起作為系統(tǒng)應(yīng)用。這是與和應(yīng)用標準相機色度校準分開地、 考慮中性密度或其他濾光而應(yīng)用矩陣作對比。在一些其他情況下，與標準相機色度校準分 開地應(yīng)用考慮到中性密度或其他濾光而剪裁的矩陣。
[0104] 在某些實現(xiàn)方式中，用于執(zhí)行色度校準的數(shù)據(jù)的量可有利地減少。在一個示例中， 可插入中間值?？蛇x地或另外地，在另一示例中，中性密度校準表中的偏移可用于色度校 準，以說明包括時域濾波和全局快門模式的獨立快門模式的影響。對于時域濾波模式，相對 于與時域濾波模式相關(guān)的中性密度的、為0. 67光圈的偏移增加量可用于色度校準；而對于 全局快門模式，相對于與全局快門模式相關(guān)的中性密度的、為0. 00光圈的偏移增加量可用 于色度校準。在其他示例中，可使用不同的偏移增加量。
[0105] 涉及矩陣的應(yīng)用，例如以說明由于中性密度濾波導(dǎo)致的色移或其他效應(yīng)的