全景拍摄原理是什么.doc

如何创建全景影像？ 解答 “缝合”这一术语表示利用软件，以电子方式将多个影像连接在一起制成较大影像。当以数字方式缝合全景影像时，拍摄的影像边缘必须完全重合，歪斜的相机会使最终影像的接缝不整齐。如果所有照片均以相同的曝光和白平衡设定拍摄，则最终影像效果会非常好，否则会出现亮度和色彩接缝。虽然这可使用软件纠正，但是在拍摄时就纠正，效果将会更好。创建远距离物体的全景影像相对容易，以下是使用ArcSoft的“PanoramaMaker”软件将四个独立影像缝合在一起的影像例图。只要在用相机拍照时将单个影像很好地对齐（务必使相机与地面保持水平），软件即可创建完美的全景影像。 2008-8-14 06:37 上传下载附件 (33.35 KB) 但是，拍摄前景和背景中物体的全景影像非常困难。为了消除视差错误，必须找出其光学中心（或“节点”）。以下例图显示拍摄前景和背景物体时出现的视差错误（数码相机固定在三脚架上，并从相同位置拍摄A和B影像。）。 A影像 - 相机朝向背景中的教堂，前景中有一棵树。 B影像 - 相机在三脚架上转向左侧，因此只能看到教堂的左侧，但是前景中的树“似乎”相对于教堂的位置发生移动。 C影像 - 使用全景处理软件以电子方式缝合影像，但由于前景中的树“似乎”相对于教堂的位置发生移动，所此它出现了两次。 此错位现象叫作“视差错误”，当将影像缝合在一起时，缝合影像的全景软件将无法纠正此错误。A B C 2008-8-14 06:37 上传下载附件 (1.03 KB) 要纠正此错误，必须沿镜头的光学中心（或节点）旋转相机。镜头的节点是光路径在聚焦于相机感光器或胶片平面之前，在镜头中汇聚的一点。以三脚架插座为中心旋转相机几乎肯定会导致视差错误，因此需要先找到节点，然后固定相机，再以该节点为中心旋转相机。2008-8-14 06:37 上传下载附件 (3.9 KB) 节点可认为是从前端镜头表面到镜头光学中心的度量，尼康不公布此信息，但可以通过以下步骤找到近似的节点。在使用全景云台进行正确定位时，请确定三脚架是固定的，仅相机可移动。 1. 将相机安装在中央 确定相机镜头正好在旋转点的上方，这一点可从前端观看安装在三脚架上的相机来进行检查。2008-8-14 06:37 上传下载附件 (4.27 KB) 2. 调节视差错误 要找到并纠正视差错误，请使用相机、带全景云台的三脚架、一张桌子和四支笔（最好使用可以自行竖立起来的“麦克”笔）进行下述操作。如例图中所示放置四支笔。用全景云台将相机安装在三脚架上，使最近和最远的笔可同时在相机的LCD显示屏（或取景器，如果使用的是SLR）上看到。前面的笔应比后面的笔靠前。 2008-8-14 06:37 上传下载附件 (4.31 KB) 2008-8-14 06:37 上传下载附件 (1.45 KB) 从上面和旁边观看桌子时所显示笔的位置。使相机LCD显示屏或SLR取景器与笔成一直线观看，然后从左向右平移相机以使笔在相机LCD显示屏中从左侧移至右侧，在平移相机时注意各支笔之间的相对移动。用全景云台将相机后移或前移，直到在平移时各笔之间的相对移动消失。 2008-8-14 06:37 上传下载附件 (2.53 KB) 在此示例中，相机太靠前。 在此示例中，相机位于适当位置， 在此示例中，相机太靠后。相机沿镜头节点进行旋转。 3. 将相机调水平 使用三脚架上的水平仪进行调校，如果没有水平仪，请使用一个小的附加水平装置。2008-8-14 06:37 上传下载附件 (3.55 KB) 可借助全景云台将相机固定在三脚架上，这些云台可以固定相机，允许位置上的调整，并沿相机/镜头的光学中心旋转相机/镜头。全景云台制造商的例子有Kaiden和Manfrotto。全景摄影是转动拍摄的，既然是转动，一定有轴心的概念，也就是说以哪里为轴来转动。全景摄影中，相机的转动，实际上应该以镜头的“节点”为轴。我们都知道云台的作用就是用来转动相机的，但是普通云台不是以镜头的节点为轴，在拍摄远景的情况下，拼接瑕疵并不显见。但是当有近景的时候，由于转动镜头产生的节点位移，就会使拼接重叠部位的远近景物位置变化而无法拼接。如果能够调整以镜头节点为轴，并且调整得精准，那么就不会节点位移，也就不会使相邻拼接的两张照片在重叠部位有不同。节点调整的方法很多，最简便易行的是“远近参照物对比法”。步骤如下：1，选远近两个垂直参照物，例如：两根铅笔，相隔一米以上；2，相机距离近物30到50厘米，对准两根铅笔的笔尖，两点成一线；3，左右转动相机，使铅笔分别到达取景框的最左和最右侧，观察两根铅笔的位移变化；4，在云台上向前或向后调整相机的位置，然后继续左右转动观察，直至没有位移变化为止。无论怎么转动，远近景物都没有任何位移变化，就是节点正确的位置了。材料清单：1，闪光灯连接架直角板1块；2，微距助手，齿轮微调直板2块；3，M8x30沉头螺钉，8mm平垫，弹垫1套；4，M8x32星型把手1个。5，水平转盘50元-3000元，酌情另购。版本2如下图所示，我们在眼前一前一后放两个柱状物体，例如铅笔、或者两根食指什么的：% ?1 Z/ I- o2 ?8 & N, p! y- x# N1 o5 c3 J 1.gif (37.57 KB)2008-5-24 03:183 g, I5 l X! I1 k! . 1 W然后我们闭上一只眼睛，只用一只眼睛进行观察，知道这两只铅笔在我们的这只眼睛中间重合0 $ O* Z/ E* z9 & I( lJ如下图左部分示意：0 B, d* E& r2 t( X; L a$ m, X- x: w/ S& h2.gif (97.25 KB)2008-5-24 03:18! I?! X* u2 K. T) k4 t, 然后我们转动颈部，这是我们发现本来重合的铅笔开始错位了（如上图右所示）。/ T# D8 X; Y1 % - I$ r: Y! n$ h: R接着我们重新调整自己的头部的转动方式，让我们在转动过程中眼睛看到的铅笔始终保持重叠的式样：& P! a7 y- U. h3 y4 Lg! x1 fi& 4 D! |- F3.gif (99.9 KB)2008-5-24 03:18/ m2 , z: g! y& U$ hK! z4 k/ 3 / T# g( b9 M4 f) i J7 U虽然我们不能直观解释到底我们是围绕什么转动才让我们一直在转动过程中看到两只铅笔一直保持重合，但是通过上面的两幅图片分解分析，我们的转动中心其实是在我们那只眼球晶状体的“光心”上。! Y1 3 n1 2 L: r8 v# I, xI) q其实相机的镜头就好比我们眼睛的晶状体，相机的底片就是我们的视网膜。0 L* i9 T- |# j那么如果相机是围绕镜头的“光心即 节点”转动，他们在底片中成像的两只铅笔始终会保持重叠关系。 Y.而保持这种重叠关系到底和我们拍摄全景、矩阵有什么用呢？. |3 |& K) s/ P: * h+ N. G8 R Q. v5 z/ ) _下面我们就通过一个模拟实验来解释：( L7 E: _$ c4 e. c E+ Q L, , s7 a3 i7 - G% _ a/ K 4.gif (83.54 KB)2008-5-24 03:18 ! G- N3 ug2 Q5 7 / _; a( l+ z. A 1 e$ e* i由上图我们看到，相机前有3组不同颜色的柱状物体，为了方便解说，我们特别将中间那组红色的柱体正对相机。4 t0 s, K) ?3 # / : D由于我们此时使用的是个视角较小的镜头，不能一次完全将三组柱体都拍摄下来，所以我们不得不让相机沿着节点左右转动分别拍摄两张照片，最后通过后期软件或者人工的方式来进行合成。e% ( F i% K, Z1 F4 T) ; O3 B( i* t 5.gif (26.58 KB)2008-5-24 03:18由于我们前面提到，中间的一组红色的柱体正对相机，而相机又沿着镜头的“光心 即 节点”转动，所有我们在这两张照片中就可以看到红色那组柱体始终保持中重合关系。正因为我们保证了这种重合的透视关系，在接下来的后期拼接中我们就可以很容易的完成拼接作业：; c8 J8 u4 I, L2 7 g) L1 7 y/ t/ 6.gif (71.13 KB)2008-5-24 03:18通过拼接我们就得到了一张可以看完所有柱体的照片了。7 e H: O$ R: G8 Y# c1 F4 h, u& C6 i这里我们回头来思考下 如果当初相机不是按照其镜头的“光心”来转动，就会像我们前面第一次用颈转动头部来观察铅笔一样，中间这种红色的柱体会在这两张图片中以不同的错位透视关系反映在底片上。那就势必对我们后期的拼接带来很多麻烦。8 |6 % _$ d: P, I通过以上样图说，我们就不再难以理解“节点”在全景与矩阵摄影中的作用了。0 o6 ( r1 c6 ! * p而如何使用节点云台来找到镜头的节点，我们就可以用上面第2个实验（调整转动的方式，让眼睛在头部转动过程中始终看到前面的铅笔保持重合关系）的方式来调节节点云台的转轴中心，以此来获得准确的镜头节点位置。. g/ ?, h9 - g# + M2 Q4 l( ; R3 ?/ l/ q; 7 D- 2 v1 _ O/ N调试的方法和图说请见另一帖链接：3 S5 N( H) X2 a1 T- n- A 8 a* t g/bbs/viewthread.php?tid=12&extra=page%3D17 _- u y- I4 $ M! V1 T% V0 x& G# D* h好了，希望此帖能对初学者有帮助，尽快地掌握全景和矩阵摄影的一些关键技术疑问。关于节点调整的图说教程与节点相关讨论无论在拍摄球体全景还是矩阵接片的时候，大家已经知道精确定位镜头的节点是非常重要的。$ f2 m0 U% a, k. 3 s特别是对物距较小的场景来说节点越精确后期越轻松。* |6 O3 k a4 IO6 j& U- H$ B当然，如果物距比较大的时候节点的要求就不是那么高了，甚至你手持拍摄都可以顺利通过软件完成接片，关于物距大的情况我们接下来再讨论。* K& a: L4 6 Q8 . F8 i9 U现在让我们来讨论如何在通过图说快速理解节点偏移在照片上造成的结果愿应，及如何用图说快速地找到镜头节点。 8 z, Y$ d% $ t0 P+ j0 l% w & j% C5 h d0 q K; C V8 y1 O首先我们来看镜头节点有可能出现的几种便宜情况, Z# M; r! s- i all.gif (46.7 KB)2008-5-9 01:53( s: X3 B6 B+ ( N4 m1 l红色标点表示镜头的准确节点位置，而黄色就是转轴的各种偏移情况。* j6 Jh8 ?, o X b. s7 i4 z d3 e5 o. D1下面分别对每一种便宜情况给予图说解释，3 n3 $ n/ , V每次在调整节点的时候我们通常通过对准参照物旋转机身的方式分别拍摄3张照片，0 U a) g$ q& Qk( 然后通过三张照片各自参照物遮挡关系以及遮挡范围大小的变化来判断转轴与镜头真正节点偏移的方向。. , r) _ j9 _; g7 l% T% P8 B! i? - g8 i. 4 L; K; . C b. N3 第一种情况： 镜头节点靠前, M. Y2 ; r+ I/ I- |6 U0 ; y% ! C/ I% c 节点靠前.gif (111.25 KB)2008-5-9 01:53第二种情况： 镜头节点靠后4 j6 a& B1 _6 J1 U+ M0 M. P: a f 节点靠后.gif (111 KB)2008-5-9 01:53$ s6 e- O& g6 nE: r* S5 第三种情况： 镜头节点靠左f5 H+ H* & v, k. z$ C; L4 i8 v( z- c$ H9 ) 节点偏左.gif (111.77 KB)2008-5-9 01:53# D a5 / o0 w- f b8 g) O- O- a0 g! x第四种情况： 镜头节点靠右i4 9 _, s8 O X) R8 , y tH H节点偏右.gif (110.26 KB)2008-5-9 01:534 gg& v% ; N5 s) D4 m7 4 9 Y) L. c0 S9 M6 u以上4类情况可以清晰的通过所拍摄的图片中参照物体发生的变化来对应快速地调整节点云台，以获得精确的节点定位。) k; g1 O f6 A2 2 Q! i) ?. m 以下4中情况也是在调整过程中常常容易发生的，这时我们不是简单的分析图片中参照物的遮挡关系，而且要分析他们遮挡的程度大小关系。( _ Y# y( f4 b) ( 8 A1 o1 E4 第五种情况： 镜头节点靠左前& - X( 8 L. W! * h6 P节点偏左前方.gif (111.32 KB)2008-5-9 01:53$ R2 s$ H, W6 T) j)第六种情况： 镜头节点靠右前: _2 l V6 M, G2 F. k: 5 ?, z9 R节点偏右前方.gif (110.86 KB)2008-5-9 01:534 n& m% Z# T# m; 第七种情况： 镜头节点靠左后6 N, r( d: Q2 F! F8 u7 Q) ix节点偏左后方.gif (73.24 KB)2008-5-9 01:53& U+ T* m! U0 s7 T* H# t7 w9 P( G+ |第八种情况： 镜头节点靠右后4 i. m1 L/ t1 V节点偏右后方.gif (110.45 KB)2008-5-9 01:535 B8 c8 m& E) N; B1 |3 b: P( |! G0 _* D$ 8 r, s这样8中节点便宜方式的图说都表现出来了，在实际调整过程中通过拍摄的图片对比上面的图说便能快速直观地知道下一步该如何调整节点。/ ( k5 $ t3 U4 - M方便大家快速地找到镜头精确的节点。8 J: E4 O, . h# o+ h# t物距大小与节点精确与否的关系在拍摄的球状全景的时候往往通常物距比较小，比如室内、近距离的景