Panoramafotografie mit kostenloser Software und günstiger Hardware - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Panoramafotos werden verwendet, um Bilder von Szenen zu erstellen, die zu groß sind, um in ein normales Kameraobjektiv zu passen, oder sogar zu groß für das menschliche Auge, um sie auf einmal zu sehen. Die bekanntesten Panoramen sind Landschaftsaufnahmen im Freien von geologischen Merkmalen oder Skylines von Städten, aber sie sind auch nützlich, um große Bilder innerhalb von Gebäuden zu machen. Panoramen sind fast so alt wie die Fotografie selbst. Seit dem 19. Jahrhundert erstellen professionelle Fotografen und Erfinder mit unterschiedlichen Methoden extreme Weitwinkelaufnahmen, die jedoch bis vor kurzem teure Spezialgeräte und Verarbeitungstechniken erforderten. Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Arten von Panoramakameras gebaut, die ein großes Filmblatt belichten, indem man entweder ein Objektiv darüber bewegt oder durch ein festes Objektiv mit einem sehr weiten Blickwinkel belichtet. Zu den jüngsten Innovationen in der Fotografie gehören Digitalkameras und computergestützte Bildverarbeitung, die eine weitere Technik der Panoramafotografie ermöglicht haben: Image Stitching. Zusammengesetzte Panoramen ermöglichen viel mehr Flexibilität als ältere Panoramakameras und liegen im Rahmen des Budgets jedes Amateurfotografen. Ein zusammengesetztes Panorama beginnt mit einer Serie von Aufnahmen durch ein Standardobjektiv, wobei sich die Kamera am gleichen Ort mit der gleichen Belichtung befindet, aber in verschiedene Richtungen blicken. Computersoftware analysiert dann die einzelnen Bilder, um zu bestimmen, welchem Winkel jedes einzelne entspricht, und kombiniert schließlich alle Bilder zu einem einzigen nahtlosen Panorama.

Schritt 1: Benötigte Werkzeuge

Sie benötigen ein paar Werkzeuge für dieses Projekt. Glücklicherweise sind sie alle entweder kostenlos oder leicht zu finden. Das erste offensichtliche Ding ist eine Digitalkamera. Eine gute Spiegelreflexkamera ist natürlich am besten, aber einige kostengünstige Point-and-Shoot-Kameras können mit ein paar Überlegungen verwendet werden: Mit modernen Kompaktkameras können Sie problemlos gut belichtete Bilder von jeder Szene aufnehmen, indem Sie die Sensor-, Verschluss- und Objektiveinstellungen verwalten automatisch mit integrierter Lichtmessung. Dies ist meistens großartig, wenn Sie Einzelaufnahmen machen, aber wenn Sie zwei Bilder desselben Objekts aus verschiedenen Blickwinkeln aufnehmen, sind Helligkeit, Fokus und Farben möglicherweise nicht gleich. Da für Panoramen mehrere Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln erforderlich sind, um perfekt zusammenzupassen, benötigen Sie eine Kamera mit manuellem Blenden-/Verschluss-/Weißabgleich-Modus. Einige Kameras (einschließlich einiger Canon- und Olympus-Modelle) verfügen sogar über einen speziellen Panoramamodus, der die Belichtungseinstellungen für eine Reihe von Aufnahmen sperrt und über eine visuelle Anleitung zum Überlappen der Bilder verfügt. Ein Stativ ist zwar nicht unbedingt erforderlich, erleichtert jedoch die Aufnahme von Panoramen erheblich. besonders für sehr breite Szenen oder Innenräume. Mit einem Schwenkkopfstativ können Sie die Kamera drehen, ohne ihre Position zu ändern, was mit einer Handkamera überraschend schwer zu erreichen ist (zumindest wenn Sie nicht darüber nachdenken) Kugelkopfstative, wie viele tragbare Miniaturmodelle, funktionieren nicht so gut, da Sie die Kamera nicht reibungslos drehen können, ohne dass sie sich nach oben oder unten bewegt. Der Softwareteil dieses Projekts wird von einigen verschiedenen Programmen verwaltet, die alle freie Software sind und für die meisten Betriebssysteme verfügbar sind. Hugin ist das Programm, das den gesamten Bild-Stitching-Prozess verwaltet. Die meiste Arbeit wird von anderen Programmen erledigt, aber Hugin bietet eine bequeme Möglichkeit, jedes von ihnen aufzurufen und sagt Ihnen normalerweise, was als nächstes zu tun ist, wenn Sie sich verirren. (https://hugin.sourceforge.net)Hugin basiert auf einer Reihe von Anwendungen und Bibliotheken namens Panorama Tools, einschließlich der Bibliothek libpano und den wichtigen Programmen PToptimizer und PTStitcher. Die meisten panotools sind jetzt Open Source (https://panotools.sourceforge.net/), mit Ausnahme von PTStitcher. Es gibt jedoch zwei Ersatzprogramme: PTmender, erhältlich von der panotools-Website, und nona, das in hugin enthalten ist. Zwei weitere Anwendungen sind nicht Teil von panotools, können aber mit hugin verwendet werden, um Ihre Panoramen besser aussehen zu lassen: autopano-sift) automatisiert den ersten Schritt von Panoramen und findet Kontrollpunkte, die Bildpaare miteinander verbinden. Sie können dies von Hand tun, wenn Sie die Geduld haben (und Sie werden wahrscheinlich nach Autopano aufräumen wollen, um das beste Ergebnis zu erzielen). Es gibt einige verschiedene Implementierungen von Autopano, die neueste ist autopano-SIFT-C (verfügbar unter die Hugin-Website)Enblend ist ein weiteres optionales Tool zur Verbesserung der Endergebnisse von nicht so perfekten Panoramen. Wo sich zwei Bilder im zusammengesetzten Bild treffen, sind oft sichtbare Nähte oder Objekte, die sich an leicht unterschiedlichen Stellen befinden. Enblend kann diese Nähte durch sanfte Übergänge ersetzen. Neuere Versionen von enblend enthalten auch ein verwandtes (mit einigen derselben mathematischen) Werkzeug namens enfuse, das die Belichtungsmischung verwendet, um Bilder derselben Szene mit unterschiedlichen Belichtungen zu kombinieren, um ein einzelnes simuliertes Bild mit hohem Dynamikbereich zu erstellen. (https://enblend.sourceforge.net/)Ein universelles Raster-Bildbearbeitungsprogramm ist nützlich für die abschließende Nachbearbeitung, das Zuschneiden oder das Drucken Ihrer Panoramen. GIMP ist ein beliebtes kostenloses Tool, das dafür geeignet ist (https://www.gimp.org/)

Schritt 2: Übersicht

Dieses anweisbare deckt die folgenden Schritte zum Aufnehmen von Panoramen ab: 1. Quellenfotos machen. Alle Bilder müssen mit der Kamera in derselben Position und mit denselben Belichtungseinstellungen aufgenommen werden (es sei denn, Sie verwenden Belichtungsüberblendung).2. Identifizieren Sie Kontrollpunkte. Kontrollpunktpaare werden verwendet, um herauszufinden, wie die Bilder zusammenpassen. Jedes Kontrollpunktpaar identifiziert entweder zwei Punkte in verschiedenen Bildern, die sich auf denselben Punkt in der Szene beziehen, oder zwei Punkte im selben Bild, die im endgültigen Bild eine horizontale oder vertikale Linie sein sollten. Kontrollpunkte können von Hand oder automatisch mit autopano.3 platziert werden. Optimieren Sie das Panorama. Das Programm PToptimizer verwendet die Kontrollpunkte, um zu berechnen, welcher Position (ausgedrückt als Nick-, Roll- und Gierwinkel) jedes Bild entspricht und wie viel Verzerrung durch das Kameraobjektiv verursacht wurde.4. Vorschau, Kontrollpunkte bearbeiten, erneut optimieren, GOTO 10. Das erste Ergebnis wird nicht perfekt sein. Möglicherweise müssen Sie Kontrollpunkte hinzufügen, löschen oder verschieben, Hilfslinien hinzufügen, um horizontale und vertikale Strukturen in der richtigen Ausrichtung zu halten, die gewünschte Projektion auswählen oder das Sichtfeld so anpassen, dass nur die Teile Ihrer Bilder berücksichtigt werden, die Sie wollen.5. Sticken Sie das Bild. Hier findet die eigentliche Arbeit statt. Das Stitcher-Programm nimmt die zuvor berechneten Bildpositionen und ordnet jedes Pixel der Eingabebilder von seiner ursprünglichen Projektion an die Position im endgültigen Panorama neu zu. Die Ausgabe ist entweder ein einzelnes zusammengeführtes Bild oder eine Reihe von Bildern, die jeweils Pixel aus genau einem Quellbild enthalten, die später gemischt werden.6. Mischen Sie die zusammengefügten Bilder, um hübscher auszusehen. Bei der gestickten Ausgabe ist normalerweise eine zusätzliche Verarbeitung erforderlich, um Nähte zu beseitigen, bei denen die Bilder nicht perfekt aufeinandertreffen, oder andere Unregelmäßigkeiten. Enblend und Enfuse sind automatisierte Tools, die Hugin für diesen Schritt verwendet, oder Sie können dies manuell in einem Bildeditor wie GIMP tun.

Schritt 3: Bilder aufnehmen

Schnappen Sie sich Ihre Digitalkamera, stellen Sie sicher, dass Sie eine Speicherkarte und einen neuen Satz Batterien haben, und suchen Sie sich eine gute Szene aus, um ein Panorama zu machen. Das Aufnehmen von Panoramen ist nicht schwierig, aber es gibt ein paar einfache Dinge, die Sie tun können, um häufige Fehler zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass Sie den manuellen oder Panoramamodus Ihrer Kamera verwenden. Damit Ihre Bilder richtig zusammengefügt werden, müssen sie genau gleich belichtet werden, damit jedes Objekt in allen Bildern mit der gleichen Farbe und Helligkeit erscheint. Wenn Sie den manuellen Modus verwenden, stellen Sie sicher, dass Empfindlichkeit (ISO), Verschlusszeit, Blende (F-Stop), Weißabgleich und vorzugsweise Fokus für jedes Bild in Ihrem Panorama gleich sind. Wenn Ihre Kamera über einen Panoramamodus verfügt, sollte dies für Sie erledigt werden. Bei Panoramen ist die Verwendung des Blitzes im Allgemeinen eine schlechte Idee, da es schwierig sein wird, die Ausleuchtung über den gesamten Bildsatz gleichmäßig und natürlich zu erhalten. Wenn Sie nicht viel Licht zur Verfügung haben, sind ein Stativ und ein langsamer Verschluss die beste Wahl. Die meisten Panoramen haben einen sehr großen Dynamikbereich von Dunkelheit bis hellem Licht. In einer typischen Außenszene befindet sich auf einer Seite des Panoramas möglicherweise ein Objekt im direkten Sonnenlicht (oder die Sonne selbst) und ein dunkler, schattiger Bereich 100 entfernt. Kamerasensoren haben im Allgemeinen einen relativ engen Dynamikbereich, daher müssen Sie sicherstellen, dass die von Ihnen gewählte Belichtung keine vollständig weißen oder vollständig schwarzen Bereiche erzeugt. Die beste Lösung für dieses Problem ist die Belichtungsmischung: Nehmen Sie zwei (oder mehr) Kopien des gesamten Panoramas mit unterschiedlichen Belichtungen auf und kombinieren Sie sie später zu einem einzigen Bild, indem Sie nur die gut belichteten Teile jedes Quellbildes verwenden Kamera richtig konfiguriert ist, beginnen Sie an einem Ende Ihrer Szene und nehmen Sie das erste Bild auf. Drehen Sie die Kamera und fahren Sie mit der Aufnahme von Bildern fort, bis Sie alle gewünschten Szenen aufgenommen haben. Der Drehteil ist tatsächlich etwas kniffliger, als Sie zunächst denken: Wenn Sie zwischen den Aufnahmen die Mitte der Eintrittspupille Ihres Objektivs verschieben, erhalten Sie einen Parallaxenfehler. Dies bedeutet, dass sich Objekte im Vordergrund relativ zu denen im Hintergrund verschieben. Ein Stativ ist der beste Weg, um dies zu beseitigen, aber Sie können ohne ein Stativ auskommen, wenn Sie vorsichtig sind (tun Sie nicht das Offensichtliche und halten Sie die Kamera auf Armlänge, während Sie Ihren ganzen Körper mit den Füßen drehen). Ein Beispiel für Parallaxe finden Sie im Diagramm. Jedes Paar benachbarter Bilder muss eine gewisse Überlappung aufweisen, um Kontrollpunkte zu finden. Eine Überlappung zwischen 30 % und 50 % ist normalerweise ausreichend, aber wenn ein Teil Ihrer Szene nicht genügend erkennbare Merkmale aufweist, müssen Sie möglicherweise mehr überlappen. Versuchen Sie, die Kamera über das gesamte Panorama auszurichten, ohne sich nach oben oder unten zu bewegen. Wenn Sie eine hohe Struktur haben, die nicht in ein einzelnes Bild passt, nehmen Sie eine weitere Reihe von Bildern auf, wobei die Kamera relativ zur ersten Reihe nach oben (oder unten) zeigt. Panoramen müssen natürlich nicht immer nur breit (in der horizontalen Dimension) sein, sondern können auch hoch und breit (mit mehreren vertikalen Schritten) oder einfach nur hoch sein.

Schritt 4: Kontrollpunkte

Kontrollpunkte verstehen: Kontrollpunkte sind das, was der Optimierer verwendet, um die Beziehungen zwischen allen Bildern in Ihrem Panorama zu bestimmen. Es gibt eigentlich zwei verschiedene Arten von Kontrollpunkten. Normale Kontrollpunkte kennzeichnen zwei Punkte in zwei verschiedenen Bildern, die sich auf dasselbe Objekt beziehen und daher im endgültigen Panorama an derselben Stelle erscheinen sollten. Horizontale und vertikale Linienhilfslinien kennzeichnen zwei Punkte, die in einer geraden Linie liegen sollten, normalerweise aus demselben Bild (Panoramen erscheinen manchmal ohne sie wellig). Kontrollpunkte sind die Haupteingaben, die der Optimierer verwendet, um die Bilder zu einem vollständigen Panorama auszurichten, und der Unterschied zwischen einem guten und einem schlechten Panorama hängt von der Qualität der Kontrollpunkte ab, die Sie erstellen (und wie viel Zeit Sie dafür aufwenden). Bevor Sie Kontrollpunkte hinzufügen können, müssen Sie alle Quellbilder zu Ihrem Projekt hinzufügen. Verwenden Sie dazu die Schaltfläche "Bilder laden" auf dem Assistenten-Tab von hugin. Wenn Sie Autopano installiert haben, wird hugin es wahrscheinlich sofort ausführen und versuchen, das Panorama zu optimieren, sobald es fertig ist, und Ihnen eine Vorschau des gesamten Panoramas anzeigen. Wenn Sie Ihre Kontrollpunkte alle von Hand hinzufügen möchten, schalten Sie diese Option in den Einstellungen von hugin aus. Wechseln Sie nun zum Reiter Kontrollpunkte. Dieser Bildschirm zeigt zwei Bilder nebeneinander, damit Sie die zugehörigen Kontrollpunkte bearbeiten können. Verwenden Sie die Menüs über den Bildern (oder nummerierte Registerkarten in älteren Versionen von hugin), um das erste und zweite Bild (0 und 1) auszuwählen. Suchen Sie ein erkennbares Objekt, das in beiden Bildern erscheint, vorzugsweise etwas in der Nähe des Hintergrunds. Klicken Sie im linken Bild auf einen Teil davon. Das Bildfenster sollte vollständig heranzoomen und den Bereich anzeigen, in dem Sie geklickt haben. Klicken Sie dann im rechten Bild auf denselben Teil desselben Objekts. Sobald Sie auf das zweite Bild klicken, führt Hugin eine "Feinabstimmung" durch und sucht nach einem Punkt, der am besten zum ersten Bild passt. Sie können einen der Kontrollpunkte an eine neue Position ziehen, wenn er sich nicht an der richtigen Stelle befindet. Wenn Sie jederzeit auf die Schaltfläche Feinabstimmung klicken, wird der rechte Punkt an dem Teil des Bildes gefangen, der dem linken Punkt am ähnlichsten ist. Sobald sich beide Punkte an der richtigen Stelle befinden, klicken Sie mit der rechten Maustaste, um den Kontrollpunkt zu speichern. Um Ihr Panorama erfolgreich auszurichten, muss jedes überlappende Bildpaar mindestens einen Kontrollpunkt haben. Normalerweise reicht einer nicht aus (da sich die Bilder immer noch um den gemeinsamen Punkt drehen können), also versuchen Sie, so viele hinzuzufügen, wie Sie finden können. Wenn die Bilder Objekte im Vorder- und Hintergrund haben, können Sie beide Ebenen nicht ausrichten, wenn ein Parallaxenfehler auftritt. Hintergrundpunkte funktionieren normalerweise besser, fügen Sie daher Kontrollpunkte nur auf weit entfernten Objekten hinzu, wenn Sie nahegelegene Objekte an verschiedenen Stellen in den beiden Bildern sehen können. Um eine horizontale oder vertikale Linienführung hinzuzufügen, wählen Sie in beiden Fenstern dasselbe Bild aus. Suchen Sie ein Objekt wie einen Laternenpfahl, die Seite eines Gebäudes oder einen Teil des Horizonts, das im endgültigen Bild als ebene horizontale oder vertikale Linie erscheinen soll. Platzieren Sie einen Punkt im linken Fenster an einem Ende der Linie und einen Punkt am anderen Ende im rechten Fenster. Die Feinabstimmung wird häufig mit Linien verwechselt, sodass Sie die Punkte möglicherweise manuell verschieben müssen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste, um den Kontrollpunkt hinzuzufügen. Das Modusmenü unter der Kontrollpunktliste sollte anzeigen, dass es sich um eine vertikale oder horizontale Linie handelt. Ändern Sie es in den richtigen Modus, wenn Hugin die Richtung falsch erraten hat. Nachdem Sie genügend Kontrollpunkte haben, können Sie das Panorama optimieren, um jedes Bild an der richtigen Position zu platzieren und eine Vorschau des Endergebnisses zu erhalten.

Schritt 5: Optimieren

Nachdem Sie all Ihren Bildern Kontrollpunkte hinzugefügt haben, führen Sie im nächsten Schritt PToptimizer aus, um Ihr Panorama zusammenzusetzen. Es verwendet die Kontrollpunkte, die Sie im letzten Schritt erstellt haben, um die Bedingungen zu rekonstruieren, unter denen jedes Bild aufgenommen wurde, einschließlich der Kameraausrichtung und der Objektivverzerrung. Mit diesen Informationen kann der Stitcher die Quellbilder unter Verwendung einer der unterstützten Projektionen zu einem einzigen Panorama neu zuordnen. Wechseln Sie zur Registerkarte Optimierer von hugin. Klicken Sie auf "Jetzt optimieren!" Schaltfläche, um den Standardoptimierungsmodus auszuführen. Dadurch wird versucht, die beste Position (Neigungs-, Roll- und Gierwinkel) für jedes Bild zu finden, damit alle Kontrollpunkte ausgerichtet sind. Öffnen Sie nach der Optimierung Ihres Panoramas das Vorschaufenster, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie das Ergebnis aussehen wird. Suchen Sie nach Stellen, an denen zwei Bilder nicht richtig übereinstimmen, gehen Sie zurück zum Kontrollpunkt-Editor und fügen Sie einige Punkte auf den betroffenen Bildern hinzu oder ändern Sie sie. Optimieren Sie erneut und aktualisieren Sie die Vorschau. Wiederholen Sie dies, bis alles so gut wie möglich aussieht. Wenn ein oder mehrere Bilder geneigt erscheinen, versuchen Sie, Objekte zu finden, die Sie als horizontale und vertikale Hilfslinien verwenden können, und fügen Sie Kontrollpunkte hinzu. Optimieren, Vorschau aktualisieren. Wenn Ihr Panorama nach der Positionsoptimierung gut aussieht, wechseln Sie in den Modus "Positionen, Ansicht und Lauf" und optimieren Sie erneut. PToptimizer wird versuchen, einige der durch das Objektiv Ihrer Kamera verursachten Verzerrungen zu korrigieren. Jetzt ist es an der Zeit, die Ausgabe Ihres Panoramas in voller Auflösung zusammenzufügen (und weitere Fehler zu finden, die in der Vorschau nicht angezeigt wurden, mehr Kontrollpunkte zu bearbeiten, erneut zu optimieren…)

Schritt 6: Stich

Endlich können Sie Ihr endgültiges Panoramabild erstellen. Wechseln Sie zur Registerkarte Hefter; Ich werde alle Optionen unten erklären. Die ersten beiden Optionen sind die Projektion und das Sichtfeld. Beide können auch im Vorschaufenster geändert werden, wo Sie grafisch sehen können, wie sie sich auf das Panorama auswirken. Hugin kann Bilder in verschiedenen Projektionen erzeugen, und verschiedene Szenen sehen in verschiedenen Projektionen am besten aus. Die geradlinige Projektion ist die gleiche Projektion, die ein ideales normales Kameraobjektiv erzeugt (und die gleiche, die Sie mit Ihren Augen sehen). Geradlinige Projektionen stellen per Definition gerade Linien in der Szene als gerade Linien auf dem Bild dar. Rechteckige Strukturen wie Gebäude erscheinen genauso wie im wirklichen Leben, aber Objekte, die weit von der Bildmitte entfernt sind, werden viel größer als normal gestreckt. Dadurch wird Ihr Bild normalerweise zerstört, wenn es breiter als 90 oder 100 ist. Daher eignet es sich am besten für schmale oder hohe Panoramen. Breitere Panoramen sehen am besten aus, wenn Sie entweder eine zylindrische oder eine rechtwinklige (sphärische) Projektion verwenden. Beide Projektionen vermeiden, dass horizontale Abstände von der Bildmitte verzerrt werden, aber horizontale Strukturen über oder unter der vertikalen Mitte werden in Bögen und Blasen umgewandelt. Das Sichtfeld steuert, wie weit ein Winkel im Ausgabebild angezeigt wird. Die Schaltfläche "Sichtfeld berechnen" findet die kleinste Ansicht, die jedes Bild enthält. Alles, was größer ist, verschwendet nur Speicher, Speicherplatz und Verarbeitungszeit. Verwenden Sie also die Schieberegler im Vorschaufenster, um Ihr Panorama auf den gewünschten Ausschnitt zuzuschneiden. Als nächstes kommt die Leinwandgröße. Dies ist die Größe des endgültigen Ausgabebilds in Pixeln. Die unter "Optimale Größe berechnen" angegebenen Werte stellen die größtmögliche Größe dar, ohne die Quellbilder über ihre Originalgröße hinaus zu dehnen. Sie können natürlich eine größere Größe verwenden, aber Sie erstellen nur redundante Pixel. Größere Panoramen brauchen mehr Zeit zum Generieren, verbrauchen mehr Speicher und erstellen größere Dateien auf Ihrer Festplatte. Fangen Sie also klein an, um eine Vorstellung davon zu bekommen, welche Größe Ihre Hardware (und Geduld) verarbeiten kann. Hugin kann ausgeben (eigentlich andere Programme anweisen) auszugeben) viele verschiedene Bildtypen in unterschiedlichen Formaten aus einem einzigen Panoramaprojekt. Meistens möchten Sie einfach nur das "gemischte Panorama", das Nona auffordert, Ihre Bilder in die neue Projektion neu zuzuordnen, und die Überblendung verwendet, um die Nähte zu glätten. Schließlich können Sie die Format- und Komprimierungsoptionen für das endgültige Bild auswählen Alles ist fertig, klicken Sie auf "Jetzt nähen!" Hugin fordert zur Eingabe eines Dateinamens auf, in den die Ausgabe geschrieben werden soll, und beginnt, Ihre Quellbilder in ein wunderschönes Panorama zu zerlegen. Während des Vorgangs können mehrere Fenster erscheinen, die über Laplace-Pyramiden, Belichtungsebenen, Mischmasken und vieles mehr sprechen. Wenn alles fertig ist, sollten Sie eine schöne große Bilddatei in dem zuvor angegebenen Verzeichnis haben.