Naaien
Stitching ( Engelse steek " naaien ", "bevestigen") waarnaar in de foto wordt verwezen, waarbij een grote foto wordt gemaakt van verschillende kleinere individuele opnamen (meestal overlappende) knipsels die het onderwerp weergeven.
Stitching wordt gebruikt wanneer een enkele opname niet de gewenste beeldhoek zou vastleggen, d.w.z. als vervanging voor een groothoeklens of zelfs om een 360°-panorama te creëren, of om een hogere resolutie (aantal pixels) voor grootformaat te bereiken beelden dan met een enkele opname mogelijk is, zou de beperkte resolutie van de camera mogelijk zijn.
Toepassingsvoorbeelden zijn panoramische afbeeldingen van landschappen of totaalbeelden van uitgebreide objecten (bijvoorbeeld architectuurfoto 's ).
functionaliteit
Fotografie is een tweedimensionale weergave van de driedimensionale omgeving. De reductie van drie naar twee dimensies vindt plaats bij het maken van foto's. In de regel vereist het naaien dat alle deelafbeeldingen met dezelfde verkleining worden gemaakt, dat wil zeggen vanuit hetzelfde gezichtspunt en dus hetzelfde perspectief . De positie van de intreepupil mag niet veranderen tussen belichtingen. [1] Het is niet mogelijk om deze reductie achteraf te wijzigen, omdat je het standpunt van de opname niet meer kunt veranderen. Na het maken van de foto's kun je alleen het type mapping kiezen op het Cartesiaanse coördinatensysteem van de monitor of op papier (coördinaten van het vlak). [2] [3]
Het naaiproces kan worden onderverdeeld in vier stappen:
- Conversie van de originele afbeeldingen in een geschikt gemeenschappelijk coördinatensysteem
- Corrigeren en samenvoegen van de deelbeelden
- Tel de overlappende deelbeelden bij elkaar op
- In kaart brengen van het resulterende beeld op een vlak
Sferische coördinaten zijn ideaal voor stap 1. Elk punt van een eerste afbeelding wordt geprojecteerd op het oppervlak van een bol, waarvan het middelpunt het projectiecentrum is. Het middelpunt van de bol kan worden voorgesteld op het punt van waaruit de gedeeltelijke beelden werden genomen. Gezien vanuit het middelpunt van de bol geeft het geprojecteerde beeld dan idealiter een deel van de scène weer zonder vervorming (onvervormd en met de juiste hoeken tussen verschillende punten van het motief). Voor de juiste projectie moet het borduurprogramma daarom de gezichtshoek van elke opname kennen. Het wordt ofwel bepaald op basis van de metadata of handmatig ingevoerd.
In stap 2 worden de beelden gecorrigeerd, wat vooral nodig is vanwege de vervorming van de lens , en verschoven op het bolvormige oppervlak om de overlappende gebieden zo goed mogelijk op één lijn te krijgen. Veel programma's kunnen dit automatisch doen, maar bieden de gebruiker ook de mogelijkheid om in te grijpen, b.v. B. handmatige definitie van de controlepunten, die hetzelfde motiefdetail op de verschillende deelbeelden markeren. Bij het richten en verplaatsen worden de controlepunten zo goed mogelijk in overeenstemming gebracht. Dit is een optimalisatieprobleem waarbij de verplaatsing, rotatie en rectificatie van de deelbeelden zodanig moet worden bepaald dat de afwijking van de controlepunten van elkaar minimaal is (meestal door de som van de kwadraten van de afwijkingen te minimaliseren) . In het ideale geval, gezien vanuit het midden van de bol, ziet het geheel er vanuit het oogpunt van de opname precies hetzelfde uit als de originele scène.
In stap 3 wordt een gemeenschappelijke berekend uit de overlappende beelden, waarbij een belichtingscorrectie en correctie van de afname van de helderheid naar de rand van het beeld, en eventueel ook een aanpassing van de witbalans , noodzakelijk zijn.
In stap 4 worden de bolcoördinaten omgezet in cartesiaanse coördinaten van het vlak, wat een niet-triviale taak is (zie kaartnetwerkontwerp ). De borduurprogramma's bieden hier meestal meerdere mogelijkheden. In deze projecties is het type 3D-2D-verkleining echter niet veranderd; dit was al bepaald toen de beelden werden gemaakt, dwz er is geen verandering in verduisteringen of in de grootteverhoudingen tussen objecten op verschillende afstanden.
Mogelijke projectiemethoden zijn onder meer:
- polair: zoals rechtstreeks genomen met een fotolens. Rechte lijnen worden over het algemeen gekromd weergegeven (komt overeen met de foto gemaakt met een fisheye-lens ). Er zijn verschillende projectiemethoden, waaronder gelijke oppervlakte , equidistante en conforme mapping. Dit laatste minimaliseert vervorming van afgebeelde objecten (ze worden niet radiaal uitgerekt of samengedrukt) en wordt meestal gebruikt voor kleine planeetafbeeldingen .
- vervormingsvrij: centrale projectie vanuit het middelpunt van de bol; het belangrijkste speciale geval van polaire projectie. Het beeld dat op deze manier wordt gegenereerd, kan alleen een hoek van minder dan 180 ° weergeven. Als de beeldhoek groter is dan ca. 90 °, zal er een aanzienlijke vervorming van de objecten in de randgebieden optreden. Rechte lijnen worden ook recht in het beeld weergegeven.
- Projectie op de zijkanten van een kubus waarvan het middelpunt samenvalt met het middelpunt van de bol. Er zijn zes centrale projecties die het gehele oppervlak van de bol weergeven. Hiertussen zijn duidelijk zichtbare overgangen, waaronder kniklijnen.
- Projectie op een cilinderoppervlak waarvan de as door het middelpunt van de bol gaat. De horizontale coördinaat wordt op gelijke afstand in kaart gebracht: elke pixel op de cilinder ligt in hetzelfde vlak als het objectpunt op de bol en de cilinderas. Rechte lijnen van het motief die niet in één vlak liggen met de cilinderas worden over het algemeen gekromd weergegeven. Voor de verticale coördinaat kunnen verschillende afbeeldingen worden geselecteerd, waaronder equidistante ( platte kaart ), Mercatorprojectie en rechte cilinderprojectie (middelpunt van de bol, object en beeldpunt op een rechte lijn). De cilindermantel wordt uiteindelijk in het vliegtuig afgewikkeld.
Met sommige programma's kunt u ook foto's van een vlak onderwerp samenvoegen die niet vanaf hetzelfde punt zijn genomen. In Hugin wordt dit "mozaïekmodus" genoemd. [4] De beelden worden dan dienovereenkomstig verschoven en gecorrigeerd in het vlak in plaats van op een bolvormig oppervlak.
Steekfout
- Als het centrum van de intreepupil (perspectiefcentrum) niet op de rotatie-as ligt waaromheen de camera tussen de afzonderlijke opnamen werd gedraaid, worden de beelden verkeerd gecombineerd (parallaxfout). Op de foto hiernaast stond een kerk in het midden van het plein, waaromheen de foto's zijn genomen.
- In bewegende scènes worden wisselende objecten op verschillende tijdstippen in de afzonderlijke beelden vastgelegd, deze objecten verschijnen dan gedeeltelijk transparant in het beeld (“ghosting”) of meerdere keren (zogenaamde klonen , in het aangrenzende beeld zijn sommige voorbijgangers gedeeltelijk transparant ).
- Verschillen in belichting kunnen ontstaan door verschillende camera-instellingen, maar ook door veranderingen in het natuurlijke licht en leiden tot lelijke strepen in de beelden als deze verschillen niet door de software worden gecompenseerd.
- Veranderingen in de witbalans tussen de afzonderlijke opnames leiden ook tot onregelmatigheden in de beelden.
- Fotolenzen produceren verschillende graden van optische vervorming (tonvormig, kussenvormig, ook golvend), wat kan leiden tot stappen of breuken in randen bij het naaien. De stitching-software kan echter meestal de vervorming corrigeren en zo de vervorming verwijderen. Ook in-camera of tijdens nabewerking, b.v. Met Photoshop kan de vervorming bijvoorbeeld worden gecorrigeerd, maar meestal slechts gedeeltelijk, omdat veel programma's geen correcte correctie van golvende vervorming toestaan.
software
Er is een groot aantal gratis naaisoftware beschikbaar op internet . Bij digitale camera's wordt vaak ook bijbehorende software meegeleverd. De reikwijdte en mogelijkheden van stitching-software lopen sterk uiteen. Het scala aan functies omvat de volgende functies (niet uitputtend):
- Ondersteuning van bestandsformaten (import / export)
- Conversieprocedure:
- Belichtingscorrecties
- Correctieprocedure:
- Gebruikersinterface en applicatie-ondersteuning
- Assistent-functie
Conventionele beeldverwerkingsprogramma's zoals Photoshop (versie CS3 of hoger) bieden ook stitching-functies.
Er is software voor de reproductie van sferische panorama's die een interactief selecteerbare sectie tonen (meestal vrij van vervorming), zodat het hele tafereel van rondom onvervormd kan worden bekeken. QTVR-technologie wordt meestal gebruikt voor de interactieve weergave. De gebruiker kan de kijkrichting en de grootte van de sectie kiezen. Meestal wordt het panorama in zo'n programma ingevoerd als een platte kaart (equidistante cilinderprojectie, ook wel bolprojectie genoemd).
Stitching software (selectie)
- Adobe Photoshop
- Autopano giga (zoals autopano pro, maar met een paar extra functies, waaronder ondersteuning voor verschillende opnameposities, bijvoorbeeld voor vluchtopnames)
- Autopano pro (tegen betaling gebaseerde software met veel bewerkingsopties, export o.a. ook in Photoshop-formaat; testversie zonder tijdslimiet, maar alleen output met stempel)
- PanoramaStudio , betaalde software voor Mac OS X en Windows
- AutoStitch (alleen voor Windows, gratis, maar met de verplichting om het programma een naam te geven wanneer het wordt gepubliceerd)
- Hugin ( gratis software , voor Windows, Linux, Mac OS X)
- Microsoft Research Image Composite Editor , gratis, blijkbaar door dezelfde auteur als Autostitch, als 32- en 64-bits versies
- Panoramatools (gratis)
- PTGui (tegen betaling gebaseerde software met veel bewerkingsopties, export naar o.a. Photoshop-formaat; testversie, maar alleen output met stempel)
Zie ook
- Focusstapeling
- Panoramische fotografie
- Panoramische robot
- Kaartnetwerkontwerp - details over het probleem van het projecteren van oorspronkelijk gebogen afbeeldingen op een vlak
- foto bewerken
- QuickTime VR
- Gigapan
- Tegelzetten (computer)
