Panoramafotografering med fri programvara och billig hårdvara: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Panoramafotografier används för att göra bilder av scener som är för stora för att passa i en vanlig kameralins eller till och med för stora för det mänskliga ögat att se samtidigt. De flesta välkända panoramabilderna är landskapsbilder utomhus med geologiska detaljer eller stadsljus, men de är också användbara för att ta stora bilder inuti byggnader. Panoramaer är nästan lika gamla som själva fotograferingen. Professionella fotografer och uppfinnare har skapat extrema vidvinkelfoton med olika metoder sedan artonhundratalet, men tills nyligen krävde dessa dyra specialutrustningar och bearbetningstekniker. Flera typer av panoramakameror har byggts genom åren som exponerar ett stort filmark genom att antingen flytta ett objektiv tvärs över det eller exponera genom ett fast objektiv med en mycket bred betraktningsvinkel. Fler senaste innovationer inom fotografering inkluderar digitalkameror och datoriserad bildbehandling, som har möjliggjort ännu en panoramafotograferingsteknik: bildsömmar. Sömmade panoramor tillåter mycket mer flexibilitet än äldre panoramakameror och ligger väl inom budgeten för alla amatörfotografer. Ett sytt panorama börjar som en serie bilder genom ett standardobjektiv, med kameran på samma plats, med samma exponering, men vända åt olika håll. Datorprogramvara analyserar sedan de separata bilderna för att avgöra vilken vinkel var och en motsvarar och kombinerar slutligen alla bilderna till ett enda sömlöst panorama.

Steg 1: Verktyg behövs

Du behöver några verktyg för detta projekt. Lyckligtvis är de alla antingen gratis eller lätta att hitta. Det första uppenbara är en digitalkamera. En bra SLR är naturligtvis bäst, men några billiga pek-och-skjut-kameror kan användas, med några överväganden: Med moderna kompaktkameror kan du enkelt ta väl exponerade bilder av alla motiv genom att hantera sensorn, slutaren och objektivinställningarna automatiskt med inbyggd ljusmätning. Det här är oftast bra när du tar enskilda bilder, men om du tar två bilder av samma objekt från olika vinklar kanske ljusstyrka, fokus och färger inte är desamma. Eftersom panoramor kräver flera bilder från olika vinklar för att matcha perfekt behöver du en kamera med manuellt bländar-/slutar-/vitbalansläge. Vissa kameror (inklusive vissa Canon- och Olympus -modeller) har till och med ett dedikerat panoramaläge som låser exponeringsinställningarna för en serie bilder och har en visuell guide för att överlappa bilderna. Ett stativ, medan det inte är absolut nödvändigt, gör det mycket lättare att ta panoramabilder, speciellt för mycket breda scener eller inomhus. Ett pan-head stativ låter dig rotera kameran utan att ändra dess position, vilket är förvånansvärt svårt att göra med en handhållen kamera (åtminstone om du inte tänker på det) Ball-head stativ, som många miniatyr bärbara modeller, fungerar inte lika bra, eftersom du inte kan snurra kameran smidigt utan att den rör sig uppåt eller nedåt. Programvarudelen i detta projekt hanteras av några olika program, som alla är gratis programvara och tillgängliga för de flesta operativsystem. Hugin är programmet som hanterar hela bildsömprocessen. Det mesta av det verkliga arbetet utförs av andra program, men hugin ger ett bekvämt sätt att ringa var och en av dem och brukar berätta vad du ska göra om du går vilse. (https://hugin.sourceforge.net) Hugin är baserat på en uppsättning applikationer och bibliotek som heter Panorama Tools, inklusive libpano -biblioteket, och de viktiga programmen PToptimizer och PTStitcher. De flesta panotools är nu öppen källkod (https://panotools.sourceforge.net/), förutom PTStitcher. Det finns dock två ersättningsprogram tillgängliga: PTmender, tillgängligt från panotools webbplats och nona, som ingår i hugin. Två fler applikationer ingår inte i panotools men kan användas med hugin för att få dina panoramabilder att se bättre ut: Autopano (eller autopano-sift) automatiserar det första steget i panoramabilder och hittar kontrollpunkter som knyter ihop bilder. Du kan göra detta för hand om du har tålamod (och du kommer förmodligen att städa efter autopano för att få det bästa resultatet) Det finns några olika implementeringar av autopano, den senaste är autopano-SIFT-C (tillgänglig på hugin-webbplatsen) Enblend är ett annat valfritt verktyg för att förbättra de slutliga resultaten av inte så perfekta panoramabilder. Där två bilder möts i den sömda bilden kommer det ofta att vara synliga sömmar eller föremål som finns på lite olika platser. Enblend kan ersätta dessa sömmar med smidiga övergångar. De senaste versionerna av enblend inkluderar också ett relaterat (med några av samma matematiska) verktyg som kallas enfuse som använder exponeringsblandning för att kombinera bilder av samma scen vid olika exponeringar för att skapa en enda simulerad högdynamisk bild. (https://enblend.sourceforge.net/) Ett rasterbildredigeringsprogram för allmänt bruk är användbart för slutlig efterbehandling, beskärning eller utskrift av dina panoramabilder. GIMP är ett populärt gratisverktyg som är lämpligt för detta (https://www.gimp.org/)

Steg 2: Översikt

Denna instruktion kommer att täcka följande steg för att ta panoramabilder: 1. Ta källbilder. Alla bilder måste tas med kameran i samma position och med samma exponeringsinställningar (om du inte använder exponeringsblandning).2. Identifiera kontrollpunkter. Par kontrollpunkter används för att räkna ut hur bilderna kommer att passa ihop. Varje kontrollpunktspar identifierar antingen två punkter i olika bilder som hänvisar till samma punkt i scenen, eller två punkter i samma bild som ska vara en horisontell eller vertikal linje i den slutliga bilden. Kontrollpunkter kan placeras för hand eller automatiskt med autopano.3. Optimera panoraman. PToptimizer -programmet använder kontrollpunkterna för att beräkna vilken position (uttryckt som pitch-, roll- och gaffelvinklar) varje bild motsvarar, liksom hur mycket distorsion som infördes av kameralinsen. Förhandsgranska, redigera kontrollpunkter, optimera igen, GOTO 10. Det första resultatet blir inte perfekt. Du kan behöva lägga till, ta bort eller flytta kontrollpunkter, lägga till guider för att behålla horisontella och vertikala strukturer i rätt orientering, välj vilken projektion du vill använda eller justera synfältet för att bara inkludera de delar av dina bilder som du vill.5. Sy bilden. Det är här det verkliga arbetet händer. Sömnadsprogrammet tar de tidigare beräknade bildpositionerna och gör om varje pixel av inmatningsbilderna från dess ursprungliga projektion till där den ska vara i det slutliga panoramat. Utmatningen kommer antingen att vara en enda sammanfogad bild eller en serie bilder, som var och en innehåller pixlar från exakt en källbild, som ska blandas senare. Blanda de sömmade bilderna för att se mer vackra ut. Någon extra bearbetning behövs vanligtvis på den syade utmatningen för att städa sömmar där bilder inte perfekt möts eller andra oegentligheter. Enblend och enfuse är automatiserade verktyg som hugin använder för detta steg, eller så kan du göra det för hand i en bildredigerare som GIMP.

Steg 3: Ta bilder

Ta tag i din digitalkamera, se till att du har ett minneskort och en ny uppsättning batterier och hitta en bra scen att göra ett panorama av. Att ta panoramabilder är inte svårt, men det finns några enkla saker du kan göra för att undvika vanliga misstag. Se till att du använder kamerans manuella eller panoramaläge. För att dina bilder ska sys ihop ordentligt måste de exponeras på exakt samma sätt, så att varje objekt visas med samma färg och ljusstyrka i alla bilder. Om du använder manuellt läge, se till att känsligheten (ISO), slutartiden, bländaren (F -stopp), vitbalansen och helst fokus är samma för varje bild i ditt panorama. Om din kamera har ett panoramaläge bör den ta hand om detta åt dig. Att använda blixt är i allmänhet en dålig idé för panoramabilder, eftersom det kommer att vara svårt att få belysningen konsekvent och naturlig ut i hela uppsättningen bilder. Om du inte har mycket tillgängligt ljus är ett stativ och långsam slutare det bästa alternativet. De flesta panoramabilder har ett mycket stort dynamiskt område från mörker till starkt ljus. I en typisk utomhusmiljö kan du ha ett föremål i direkt solljus (eller själva solen) på ena sidan av panoraman och ett mörkt skuggat område 100 bort. Kamerasensorer har i allmänhet ett ganska smalt dynamiskt omfång, så du måste se till att den exponering du väljer inte skapar några helt vita eller helt svarta områden. Den bästa lösningen på detta problem är att använda exponeringsblandning: ta två (eller flera) kopior av hela panoraman vid olika exponeringar och kombinera dem senare till en enda bild, med endast de väl exponerade delarna av varje källbild. kameran är korrekt konfigurerad, börja i ena änden av din scen och ta den första bilden. Vrid kameran och fortsätt att ta bilder tills du har tagit hela scenen du vill ha. Den roterande delen är faktiskt lite knepigare än du kanske tror först: om du flyttar mitten av linsens ingångspupil mellan bilderna kommer du att få parallaxfel. Det betyder att objekt i förgrunden kommer att skifta i förhållande till dem i bakgrunden. Ett stativ är det bästa sättet att eliminera detta, men du kan klara dig utan ett om du är försiktig (gör inte det självklara och håll kameran på armlängds avstånd medan du vänder hela kroppen med fötterna på plats). Se diagrammet för ett exempel på parallax. Varje par intilliggande bilder måste ha en viss överlappning för att kunna hitta kontrollpunkter. Överlappning mellan 30% och 50% är vanligtvis tillräcklig, men om en del av din scen inte har tillräckligt med igenkännbara funktioner kan du behöva överlappa mer. Försök att hålla kameran jämn över hela panoraman utan att flytta uppåt eller nedåt. Om du har en hög struktur som inte passar in i en enda bild, ta ytterligare en rad bilder med kameran pekande uppåt (eller nedåt) i förhållande till den första raden. Naturligtvis behöver panoramor inte alltid vara bara breda (i den horisontella dimensionen), de kan vara höga och breda (med flera vertikala steg) eller bara höga.

Steg 4: Kontrollpunkter

Förstå kontrollpunkter: Kontrollpunkter är vad optimeraren använder för att bestämma relationerna mellan alla bilder i ditt panorama. Det finns faktiskt två olika typer av kontrollpunkter. Normala kontrollpunkter identifierar två punkter i två olika bilder som hänvisar till samma objekt, och bör därför visas på samma plats i det slutliga panorama. Horisontella och vertikala linjestyrare identifierar två punkter som ska vara i en rak linje, vanligtvis från samma bild (panorama visas ibland vågiga utan dem). Kontrollpunkter är de viktigaste ingångarna som optimeraren använder för att anpassa bilderna till ett komplett panorama, och skillnaden mellan ett bra och dåligt panorama beror på kvaliteten på kontrollpunkterna du skapar (och hur mycket tid du lägger på dem). Innan du kan lägga till kontrollpunkter måste du lägga till alla källbilder till ditt projekt. Använd knappen "Ladda bilder" på hugins flik Assistant för att göra detta. Om du har autopano installerat kommer hugin förmodligen att köra det omedelbart och försöka optimera panoramaet så snart det är klart och ge dig en förhandsvisning av hela panorama. Om du vill lägga till dina kontrollpunkter för hand stänger du av det här alternativet i hugins inställningar. Byt nu till fliken kontrollpunkter. Denna skärm visar två bilder sida vid sida så att du kan redigera kontrollpunkterna som tillhör dem. Använd menyerna ovanför bilderna (eller numrerade flikar i äldre versioner av hugin) för att välja den första och andra bilden (0 och 1). Hitta ett igenkännligt objekt som visas i båda bilderna, helst något nära bakgrunden. Klicka på en del av den i den vänstra bilden. Bildfönstret ska zooma in hela vägen och visa området runt där du klickade. Klicka sedan på samma del av samma objekt i den högra bilden. Hugin kommer att utföra en "finjustering" så snart du klickar på den andra bilden och söker efter en punkt som matchar den första bilden bäst. Du kan dra någon av kontrollpunkterna till en ny position om de inte är på rätt plats. Om du klickar på finjusteringsknappen när som helst kommer den högra punkten att knäppas till den del av bilden som är mest lik den vänstra punkten. När båda punkterna är på rätt plats högerklickar du för att spara kontrollpunkten. För att framgångsrikt anpassa ditt panorama måste varje överlappande par bilder ha minst en kontrollpunkt. Vanligtvis räcker det inte med en (eftersom bilderna fortfarande kan rotera om den gemensamma punkten), så försök att lägga till så många du kan hitta. Om bilderna har objekt i förgrunden och bakgrunden kan du inte justera båda planen om det finns något parallaxfel. Bakgrundspunkter fungerar vanligtvis bättre, så lägg till kontrollpunkter endast på objekt som ligger långt borta om du kan se närliggande objekt på olika platser i de två bilderna. Om du vill lägga till en horisontell eller vertikal linjeledare väljer du samma bild i båda fönstren. Hitta ett objekt, till exempel en lyktstolpe, byggnadens sida eller en del av horisonten, som du vill ska visas som en horisontell eller vertikal linje i den slutliga bilden. Placera en punkt i det vänstra fönstret i ena änden av raden, och en punkt i den andra änden i det högra fönstret. Finjustering tenderar att bli förvirrad med rader, så du kan behöva flytta punkterna manuellt. Högerklicka för att lägga till kontrollpunkten. Lägesmenyn under kontrollpunktlistan ska indikera att det är en vertikal eller horisontell linje. Ändra den till rätt läge om hugin gissade fel riktning. Efter att du har tillräckligt med kontrollpunkter kan du optimera panoramaet för att placera varje bild i rätt position och få en förhandsvisning av det slutliga resultatet.

Steg 5: Optimera

När du har lagt till kontrollpunkter till alla dina bilder är nästa steg att köra PToptimizer för att få ihop ditt panorama. Den använder de kontrollpunkter du skapade i det sista steget för att rekonstruera de förhållanden som varje bild togs, inklusive kamerorientering och linsförvrängning. Med denna information kan stygnmannen ombilda källbilderna till ett enda panorama med hjälp av någon av de projektioner som stöds. Växla till fliken Optimizer i hugin. Klicka på "Optimera nu!" knappen för att köra standard optimeringsläge. Detta kommer att försöka hitta den bästa positionen (tonhöjd, rulle och gaffelvinklar) för varje bild så att alla kontrollpunkter ligger i linje. Efter att ha optimerat ditt panorama öppnar du förhandsgranskningsfönstret för att få en uppfattning om hur resultatet kommer att se ut. Leta efter platser där två bilder inte verkar stämma korrekt och gå tillbaka till kontrollpunktsredigeraren och lägg till eller ändra några punkter på de drabbade bilderna. Optimera igen och uppdatera förhandsgranskningen. Upprepa tills allt ser så bra ut som du kan få det. Om en eller flera bilder verkar lutade, försök hitta objekt som du kan använda som horisontella och vertikala guider och lägg till kontrollpunkter på dem. Optimera, uppdatera förhandsgranskning. Om ditt panorama ser bra ut efter positionsoptimering, växla till läget "Positioner, vy och fat" och optimera igen. PToptimizer kommer att försöka korrigera några av de snedvridningar som orsakas av kamerans lins. Nu är det dags att sy hela panoramans upplösning (och hitta fler fel som förhandsgranskningen inte visade, redigera fler kontrollpunkter, optimera igen …)

Steg 6: Sy

Du är äntligen redo att skapa din sista panoramabild. Byt till fliken Stitcher; Jag förklarar alla alternativen nedan. De två första alternativen är projektion och synfält. Båda dessa kan också ändras från förhandsgranskningsfönstret, där du grafiskt kan se hur de påverkar panoramaet. Hugin kan generera bilder i ett antal olika projektioner och olika scener ser bäst ut i olika projektioner. Den rätlinjiga projektionen är samma projektion som en idealisk normal kameralins producerar (och samma som du ser med dina ögon). Rätlinjiga projektioner, per definition, representerar raka linjer i scenen som raka linjer på bilden. Rektangulära strukturer som byggnader kommer att se ut på samma sätt som de gör i verkligheten, men föremål långt bort från bildens mitt kommer att sträckas till mycket större än normalt. Detta förstör vanligtvis din bild om den är bredare än 90 eller 100, så det är bäst för smala eller höga panoramor. Bredare panoramor ser bäst ut med antingen en cylindrisk eller ekvektangulär (sfärisk) projektion. Båda dessa projektioner undviker att snedvrida horisontella avstånd från mitten av bilden, men kommer att göra horisontella strukturer ovanför eller under det vertikala mitten till bågar och bubblor. Synfältet styr hur vid en vinkel som ska visas i utdatabilden. Knappen "Beräkna synfält" hittar den minsta vyn som innehåller varje bild. Allt större än detta slösar bara bort minne, diskutrymme och bearbetningstid, så använd reglagen i förhandsgranskningsfönstret för att beskära ditt panorama till bara det avsnitt du behöver. Nästa är dukstorleken. Detta är storleken på den slutliga utdatabilden, i pixlar. De värden som anges av "Beräkna optimal storlek" representerar den största möjliga storleken utan att sträcka källbilderna utöver sina ursprungliga storlekar. Du kan naturligtvis använda en större storlek, men du skapar bara redundanta pixlar. Större panoramabilder tar mer tid att generera, använda mer minne och skapa större filer på din hårddisk, så börja små för att få en uppfattning om vilken storlek din hårdvara (och tålamod) kan hantera. Hugin kan mata ut (faktiskt instruera andra program för att mata ut) många olika typer av bilder i olika format från ett enda panoramaprojekt. För det mesta vill du helt enkelt ha "blandat panorama", som kallar nona att göra om dina bilder till den nya projektionen och använder enblend för att jämna ut sömmarna. Slutligen kan du välja format och komprimeringsalternativ för den slutliga bilden. allt är klart, klicka på "Stygn nu!" Hugin kommer att be om ett filnamn att skriva utmatningen till och börja krossa dina källbilder till ett vackert panorama. Flera fönster kan dyka upp under processen och prata om laplacianska pyramider, exponeringslager, blandningsmasker och vad inte. När allt är klart bör du ha en fin stor bildfil i den katalog du angav tidigare.