Fotografia panorâmica com software livre e hardware barato: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Fotografias panorâmicas são usadas para fazer imagens de cenas que são muito grandes para caber em uma lente de câmera normal ou mesmo muito grandes para o olho humano ver de uma só vez. Os panoramas mais conhecidos são fotos de paisagens externas de características geológicas ou horizontes de cidades, mas também são úteis para tirar fotos grandes dentro de edifícios. Os panoramas são quase tão antigos quanto a própria fotografia. Fotógrafos profissionais e inventores têm criado fotos de grande angular extremas usando uma variedade de métodos desde o século XIX, mas até recentemente isso exigia equipamentos especializados e técnicas de processamento caros. Vários tipos de câmeras panorâmicas foram construídas ao longo dos anos que expõem uma grande folha de filme, seja movendo uma lente através dela ou expondo através de uma lente fixa com um ângulo de visão muito amplo. As inovações mais recentes em fotografia incluem câmeras digitais e processamento de imagem computadorizado, que possibilitaram mais uma técnica de fotografia panorâmica: a costura de imagens. Os panoramas costurados permitem muito mais flexibilidade do que as câmeras panorâmicas mais antigas e estão dentro do orçamento de qualquer fotógrafo amador. Um panorama costurado começa como uma série de tomadas através de uma lente padrão, com a câmera no mesmo local, usando a mesma exposição, mas enfrentando em direções diferentes. O software de computador então analisa as imagens separadas para determinar a qual ângulo cada uma corresponde e, finalmente, combina todas as imagens em um único panorama uniforme.

Etapa 1: Ferramentas necessárias

Você precisará de algumas ferramentas para este projeto. Felizmente, são todos gratuitos ou fáceis de encontrar. A primeira coisa óbvia é uma câmera digital. Uma boa SLR é melhor, é claro, mas algumas câmeras point-and-shoot baratas podem ser usadas, com algumas considerações: As câmeras compactas modernas permitem que você tire fotos bem expostas de qualquer cena, gerenciando as configurações de sensor, obturador e lente automaticamente usando medição de luz embutida. Isso é ótimo na maioria das vezes quando você está tirando fotos individuais, mas se você tirar duas fotos do mesmo objeto de ângulos diferentes, o brilho, o foco e as cores podem não ser os mesmos. Visto que os panoramas requerem várias imagens de ângulos diferentes para combinarem perfeitamente, você precisa de uma câmera com um modo de abertura / obturador / balanço de branco manual. Algumas câmeras (incluindo alguns modelos Canon e Olympus) têm até um modo panorama dedicado que bloqueia as configurações de exposição para uma série de fotos e têm um guia visual para sobrepor as fotos. Um tripé, embora não seja estritamente necessário, torna a captura de panoramas muito mais fácil, especialmente para cenas muito amplas ou interiores. Um tripé de cabeça panorâmica permite girar a câmera sem alterar sua posição, o que é surpreendentemente difícil de fazer com uma câmera portátil (pelo menos se você não estiver pensando nisso). Tripés de cabeça esférica, como muitos modelos portáteis em miniatura, não funciona tão bem, já que você não pode girar a câmera suavemente sem que ela se mova para cima ou para baixo. A parte do software deste projeto é controlada por alguns programas diferentes, todos softwares gratuitos e disponíveis para a maioria dos sistemas operacionais. Hugin é o programa que gerencia todo o processo de costura da imagem. A maior parte do trabalho real é feito por outros programas, mas o hugin fornece uma maneira conveniente de chamar cada um deles e geralmente diz a você o que fazer a seguir se você se perder. (https://hugin.sourceforge.net) Hugin é baseado em um conjunto de aplicativos e bibliotecas chamado Panorama Tools, incluindo a biblioteca libpano e os importantes programas PToptimizer e PTStitcher. A maioria dos panotools agora é de código aberto (https://panotools.sourceforge.net/), exceto PTStitcher. No entanto, existem dois programas de substituição disponíveis: PTmender, disponível no site panotools, e nona, que está incluído com o hugin. Mais dois aplicativos não fazem parte do panotools, mas podem ser usados com o hugin para melhorar a aparência dos seus panoramas: Autopano (ou autopano-sift) automatiza a primeira etapa dos panoramas, encontrando pontos de controle que unem pares de imagens. Você pode fazer isso manualmente se tiver paciência (e provavelmente vai querer limpar depois do autopano para obter o melhor resultado). Existem algumas implementações diferentes do autopano disponíveis, a última sendo autopano-SIFT-C (disponível em o site hugin) Enblend é outra ferramenta opcional para melhorar os resultados finais de panoramas não tão perfeitos. Onde duas imagens se encontram na imagem costurada, geralmente haverá costuras visíveis ou objetos que estão em lugares ligeiramente diferentes. O Enblend pode substituir essas costuras por transições suaves. Versões recentes do enblend também incluem uma ferramenta relacionada (usando um pouco da mesma matemática) chamada enfuse, que usa a combinação de exposição para combinar imagens da mesma cena em diferentes exposições para criar uma única imagem simulada de alta faixa dinâmica. (https://enblend.sourceforge.net/)Um aplicativo de edição de imagem raster de propósito geral é útil para o pós-processamento final, recorte ou impressão de seus panoramas. O GIMP é uma ferramenta gratuita popular adequada para isso (https://www.gimp.org/)

Etapa 2: Visão geral

Este instrutível cobrirá as seguintes etapas para obter panoramas: 1. Tirando fotos de origem. Todas as imagens devem ser tiradas com a câmera na mesma posição e usando as mesmas configurações de exposição (a menos que você esteja usando a combinação de exposição).2. Identifique os pontos de controle. Pares de pontos de controle são usados para descobrir como as imagens se encaixarão. Cada par de pontos de controle identifica dois pontos em imagens diferentes que se referem ao mesmo ponto na cena ou dois pontos na mesma imagem que devem ser uma linha horizontal ou vertical na imagem final. Os pontos de controle podem ser colocados à mão ou automaticamente usando autopano.3. Otimize o panorama. O programa PToptimizer usa os pontos de controle para calcular a qual posição (expressa como ângulos de inclinação, rotação e guinada) corresponde a cada imagem, bem como a quantidade de distorção introduzida pela lente da câmera.4. Visualize, edite pontos de controle, otimize novamente, GOTO 10. O primeiro resultado não será perfeito. Você pode precisar adicionar, excluir ou mover pontos de controle, adicionar guias para manter as estruturas horizontais e verticais na orientação correta, selecionar qual projeção deseja usar ou ajustar o campo de visão para incluir apenas as partes de suas imagens que você want.5. Costure a imagem. É aqui que o verdadeiro trabalho acontece. O programa de costura pega as posições de imagem calculadas anteriormente e remapeia cada pixel das imagens de entrada de sua projeção original para onde deveria estar no panorama final. A saída será uma única imagem mesclada ou uma série de imagens, cada uma contendo pixels de exatamente uma imagem de origem, para serem mescladas posteriormente. Misture as imagens costuradas para ficar mais bonitas. Normalmente, é necessário algum processamento extra na saída costurada para limpar costuras onde as imagens não se encontram perfeitamente ou outras irregularidades. Enblend e enfuse são ferramentas automatizadas que o Hugin usa para esta etapa, ou você pode fazer isso manualmente em um editor de imagens como o GIMP.

Etapa 3: Tirar fotos

Pegue sua câmera digital, certifique-se de ter um cartão de memória e baterias novas e encontre uma boa cena para fazer um panorama. Tirar panoramas não é difícil, mas existem algumas coisas simples que você pode fazer para evitar erros comuns. Certifique-se de usar o manual da câmera ou o modo panorama. Para que suas imagens sejam costuradas corretamente, elas precisam ser expostas exatamente da mesma maneira, para que todos os objetos apareçam com a mesma cor e brilho em todas as imagens. Se você estiver usando o modo manual, certifique-se de que a sensibilidade (ISO), a velocidade do obturador, a abertura (F stop), o equilíbrio de branco e, de preferência, o foco, são os mesmos para todas as imagens em seu panorama. Se sua câmera tiver um modo panorama, ela deve cuidar disso para você. Usar o flash geralmente é uma má ideia para panoramas, pois será difícil obter uma iluminação consistente e com aparência natural em todo o conjunto de fotos. Se você não tiver muita luz disponível, um tripé e um obturador lento são sua melhor opção. A maioria dos panoramas terá uma faixa dinâmica muito grande, da escuridão à luz brilhante. Em uma cena externa típica, você pode ter um objeto sob a luz direta do sol (ou o próprio sol) em um lado do panorama e uma área escura sombreada a 100 ° de distância. Os sensores da câmera geralmente têm uma faixa dinâmica bastante estreita, então você terá que se certificar de que a exposição escolhida não criará nenhuma área completamente branca ou totalmente preta. A melhor solução para esse problema é usar a combinação de exposição: tire duas (ou mais) cópias de todo o panorama em exposições diferentes e combine-as posteriormente em uma única imagem, usando apenas as partes bem expostas de cada imagem de origem. a câmera está configurada corretamente, comece em uma extremidade da cena e tire a primeira imagem. Gire a câmera e continue tirando fotos até capturar toda a cena desejada. A parte de rotação é na verdade um pouco mais complicada do que você pode pensar a princípio: se você mover o centro da pupila de entrada da lente entre as fotos, acabará com um erro de paralaxe. Isso significa que os objetos no primeiro plano serão deslocados em relação aos do plano de fundo. Um tripé é a melhor maneira de eliminar isso, mas você pode administrar sem ele se for cuidadoso (não faça o que é óbvio e segure a câmera com o braço estendido enquanto vira todo o seu corpo com os pés no lugar). Veja o diagrama para um exemplo de paralaxe. Cada par de imagens adjacentes precisa ter alguma sobreposição para ser capaz de encontrar pontos de controle. A sobreposição entre 30% e 50% geralmente é suficiente, mas se parte de sua cena não tiver recursos reconhecíveis suficientes, talvez seja necessário sobrepor mais. Tente manter o nível da câmera em todo o panorama sem mover para cima ou para baixo. Se você tem uma estrutura alta que não cabe em uma única imagem, tire outra linha de imagens com a câmera apontando para cima (ou para baixo) em relação à primeira linha. Claro, os panoramas nem sempre precisam ser apenas largos (na dimensão horizontal), eles podem ser altos e largos (com vários degraus verticais) ou apenas altos.

Etapa 4: Pontos de Controle

Compreendendo os pontos de controle: os pontos de controle são o que o otimizador usa para determinar as relações entre todas as imagens em seu panorama. Na verdade, existem dois tipos diferentes de pontos de controle. Os pontos de controle normais identificam dois pontos em duas imagens diferentes que se referem ao mesmo objeto e, portanto, devem aparecer no mesmo lugar no panorama final. As guias de linha horizontal e vertical identificam dois pontos que deveriam estar em linha reta, geralmente da mesma imagem (os panoramas às vezes aparecem ondulados sem eles). Os pontos de controle são as principais entradas que o otimizador usa para alinhar as imagens em um panorama completo, e a diferença entre um panorama bom e um ruim depende da qualidade dos pontos de controle que você cria (e de quanto tempo gasta neles). Antes de adicionar pontos de controle, você precisa adicionar todas as imagens de origem ao seu projeto. Use o botão "Carregar imagens" na guia Assistente do Hugin para fazer isso. Se você tiver o autopano instalado, o hugin provavelmente irá executá-lo imediatamente e tentar otimizar o panorama assim que terminar e fornecer uma visualização de todo o panorama. Se você quiser adicionar seus pontos de controle manualmente, desative esta opção nas preferências do Hugin. Agora mude para a guia de pontos de controle. Esta tela mostra duas imagens lado a lado para que você possa editar os pontos de controle que pertencem a elas. Use os menus acima das imagens (ou guias numeradas em versões anteriores do Hugin) para selecionar a primeira e a segunda imagens (0 e 1). Encontre um objeto reconhecível que apareça em ambas as imagens, de preferência algo próximo ao fundo. Clique em parte dela na imagem à esquerda. A janela da imagem deve aumentar o zoom, mostrando a área ao redor de onde você clicou. Em seguida, clique na mesma parte do mesmo objeto na imagem certa. Hugin fará um "ajuste fino" assim que você clicar na segunda imagem, procurando um ponto que corresponda melhor à primeira imagem. Você pode arrastar qualquer um dos pontos de controle para uma nova posição se eles não estiverem no lugar certo. Clicar no botão de ajuste fino a qualquer momento ajustará o ponto direito à parte da imagem que é mais semelhante ao ponto esquerdo. Quando os dois pontos estiverem no lugar correto, clique com o botão direito para salvar o ponto de controle. Para alinhar o panorama com êxito, cada par de imagens sobreposto precisa ter pelo menos um ponto de controle. Normalmente, um não é suficiente (já que as imagens ainda podem girar em torno do ponto comum), então tente adicionar o máximo que puder encontrar. Se as imagens tiverem objetos em primeiro e segundo plano, você não conseguirá alinhar os dois planos se houver algum erro de paralaxe. Os pontos de fundo geralmente funcionam melhor, portanto, adicione pontos de controle apenas em objetos distantes se puder ver os objetos próximos em locais diferentes nas duas imagens. Para adicionar uma guia de linha horizontal ou vertical, selecione a mesma imagem em ambas as janelas. Encontre um objeto, como um poste de luz, a lateral de um edifício ou parte do horizonte, que você deseja que apareça como uma linha horizontal ou vertical nivelada na imagem final. Coloque um ponto na janela esquerda em uma extremidade da linha e um ponto na outra extremidade na janela direita. O ajuste fino tende a se confundir com linhas, então você pode ter que mover os pontos manualmente. Clique com o botão direito para adicionar o ponto de controle. O menu de modo abaixo da lista de pontos de controle deve indicar que é uma linha vertical ou horizontal. Mude para o modo correto se hugin adivinhou a direção errada. Depois de ter pontos de controle suficientes, você pode otimizar o panorama para colocar cada imagem na posição certa e obter uma visualização do resultado final.

Etapa 5: Otimize

Depois de adicionar pontos de controle a todas as suas imagens, a próxima etapa é executar o PToptimizer para juntar as partes do panorama. Ele usa os pontos de controle que você criou na última etapa para reconstruir as condições em que cada foto foi tirada, incluindo a orientação da câmera e a distorção da lente. Com essas informações, o costureiro pode remapear as imagens de origem em um único panorama usando qualquer uma das projeções suportadas. Mude para a guia Otimizador de Hugin. Clique no botão "Otimizar agora!" botão para executar o modo de otimização padrão. Isso tentará encontrar a melhor posição (ângulos de inclinação, rotação e guinada) para cada imagem, de modo que todos os pontos de controle se alinhem. Depois de otimizar o panorama, abra a janela de visualização para ter uma ideia de como ficará o resultado. Procure qualquer lugar onde duas imagens não pareçam corresponder corretamente e volte ao editor de pontos de controle e adicione ou altere alguns pontos nas imagens afetadas. Otimize novamente e atualize a visualização. Repita até que tudo pareça tão bom quanto possível. Se uma ou mais imagens parecerem inclinadas, tente encontrar objetos que você possa usar como guias horizontais e verticais e adicione pontos de controle a eles. Otimize, atualize a visualização. Se seu panorama parecer bom após a otimização da posição, alterne para o modo "Posições, visualização e barril" e otimize novamente. PToptimizer tentará corrigir algumas das distorções causadas pelas lentes de sua câmera. Agora é hora de juntar a saída de resolução total do seu panorama (e encontrar mais erros que a visualização não mostrou, editar mais pontos de controle, otimizar novamente …)

Etapa 6: Costure

Você finalmente está pronto para criar sua imagem panorâmica final. Mude para a guia Stitcher; Explicarei todas as opções abaixo. As duas primeiras opções são a projeção e o campo de visão. Ambos também podem ser alterados na janela de visualização, onde você pode ver graficamente como eles afetam o panorama. O Hugin pode gerar imagens em várias projeções diferentes, e diferentes cenas ficam melhor em diferentes projeções. A projeção retilínea é a mesma projeção que uma lente de câmera normal ideal produz (e a mesma que você vê com seus olhos). As projeções retilíneas, por definição, representam linhas retas na cena como linhas retas na imagem. Estruturas retangulares, como prédios, terão a mesma aparência da vida real, mas os objetos distantes do centro da imagem serão aumentados muito mais do que o normal. Isso geralmente destruirá sua imagem se ela for mais larga que 90 ou 100, por isso é melhor para panoramas estreitos ou altos. Panoramas mais amplos ficam melhor usando uma projeção cilíndrica ou equirretangular (esférica). Ambas as projeções evitam distorcer distâncias horizontais do centro da imagem, mas transformarão estruturas horizontais acima ou abaixo do centro vertical em arcos e bolhas. O campo de visão controla a largura do ângulo que será mostrado na imagem de saída. O botão "Calcular campo de visão" encontrará a menor visão que inclui todas as imagens. Qualquer coisa maior do que isso apenas desperdiça memória, espaço em disco e tempo de processamento, então use os controles deslizantes na janela de visualização para cortar o panorama apenas na seção necessária. O próximo é o tamanho da tela. Este é o tamanho da imagem de saída final, em pixels. Os valores fornecidos por "Calculate Optimal Size" representam o maior tamanho possível sem esticar as imagens de origem além de seus tamanhos originais. Você pode usar um tamanho maior, é claro, mas estará apenas criando pixels redundantes. Panoramas maiores levam mais tempo para gerar, usar mais memória e criar arquivos maiores em seu disco, então comece devagar para ter uma ideia de que tipo de tamanho seu hardware (e paciência) pode suportar. O Hugin pode gerar (na verdade, instruir outros programas para produzir) muitos tipos diferentes de imagens em formatos diferentes de um único projeto de panorama. Na maioria das vezes, você simplesmente deseja o "panorama mesclado", que chama nona para remapear suas imagens na nova projeção e usa enblend para suavizar as costuras. Por fim, você pode escolher as opções de formato e compactação para a imagem final. tudo está pronto, clique em "Costurar agora!" Hugin solicitará um nome de arquivo para gravar a saída e começará a triturar suas imagens de origem em um belo panorama. Várias janelas podem aparecer durante o processo, falando sobre pirâmides laplacianas, camadas de exposição, máscaras de mesclagem e outros enfeites. Quando tudo estiver concluído, você deve ter um arquivo de imagem grande e agradável no diretório que especificou anteriormente.