Сшивка изображений

b) Цилиндрическая проекция. Здесь параллельность и прямолинейность линий сохраняется только в вертикальном направлении. Эта проекция наилучшим образом подходит для горизонтальных или вертикальных панорам, собранных из одного ряда фотографий. Для них перспективой в вертикальном направлении можно пренебречь. Допустима и мозаичная многорядовая панорама, но тогда надо следить, чтобы угол вертикального обзора панорамы был не слишком большим. Если вы снимаете панораму с углом обзора больше ~150 градусов по вертикали, то тут необходимо применять уже сферическую проекцию. Для горизонтальной панорамы — цилиндрическая проекция — оптимальный вариант. Для вертикальной — хороший способ показать высоту неба. c) Сферическая проекция.

Параллельность и прямолинейность линий не сохраняются. Это позволяет добиться интересного эффекта дисторции — сферических искажений. Сферическая проекция подходит для не слишком вытянутых панорам (обычно от квадратной 1:1 до 1:2) и если требуется охватить всё пространство — помещение, салон автомобиля или даже всё вокруг на улице (360 градусные панорамы) Некоторые программы осуществляют сшивание по маркерам, расставляемым пользователем на смежных изображениях с последующим совмещением маркированных точек на результирующей панораме (PanaVue Image Assembler). Как правило, до начала работы по сшиванию необходимо указать фокусное расстояние объектива, с использованием которого велась съемка. Это можно сделать либо путем непосредственного ввода числового значения, либо подобрать тип фотоаппарата с объективом из имеющейся в программе несложной базы данных.

Несколько программ могут самостоятельно осуществлять уточнение этих фокусных расстояний (Panorama Factory, PixMaker Pro). Существуют программы, позволяющие сшивать панорамы, представленные несколькими рядами исходных фотоснимков (все тот же (PanaVue Image Assembler, REALVIZ Stitcher и другие). Практически все программы позволяют задавать тип будущей панорамы — плоская или круговая. Большинство программ генерируют не только сшитое результирующее панорамное изображение, но и HTML-код, пригодный для непосредственного размещения на странице сайта и позволяющий воспроизводить панораму с помощью тут же размещаемой программы-вьюера (как правило Java-апплета) или обращения к соответствущему подключаемому модулю (плагину) браузера. Рассматривая программу Ulead COOL 360 производства компании Ulead Systems. Выпущенная в 1999 году, эта программа до сих пор является примером весьма оригинального построения интерфейса пользователя. Программа позволяет обрабатывать изображения, полученные лишь с использованием нормальных (прямоугольных объективов). Она не плохо справляется с работой по смешиванию изображений, но довольно беспомощна в случае геометрических погрешностей и практически не обрабатывает фантомные элементы изображений. U lead COOL 360 не обновлялась с момента первого ее появления на рынке.

Пользуясь пятибальной шкалой по совокупности качеств ей вряд ли можно присвоить больше, чем 3 с плюсом. Рассмотрим еще одного 'ветерана' - программу PhotoVista. PhotoVista (мы будем основываться на опыте работы с версиями 1.

3.2 и 2.0) обладает простым и понятным интерфейсом и, так же как и уже рассмотренная нами Ulead COOL 360, практически не требует предварительного изучения какой-либо инструкции (хотя таковая и существует). По качеству результатом PhotoVista заметно превосходит большинство известных программ сшивания панорам (хотя имеет и ряд ограничений). По нашим наблюдениям наиболее сильными сторонами программы являются (а) великолепная способность обрабатывать геометрические несответствия смежных изображений, (б) практически устранять фантомные элементы изображений (на одном снимке находится фрагмент идущего человека, а на смежном снимке его нет), (в) довольно неплохо (по крайней мере по сравнению с другими программами) справляться с различием в цветовой тональности смежных снимков. Программа без труда обрабатывает файлы изображений размером в десятки мегабайт и при этом делает это достаточно быстро. Наряду с очень широкими возможностями выбора традиционных объективов существует возможность сшивать изображения, полученные с помощью диагонального объектива fish-eye (с фокусным расстоянием 16 мм). Очень сильной стороной программы является возможность представления результирующей панорамы в любом из 3-х видов проекций: эквидистантной (сферической), цилиндрической или кубической. К недостаткам или, точнее, ограничениям программы можно отнести, пожалуй, только невозможность сшивания многорядных (мозаичных) панорам. По совокупности качества результатов получаемых панорамных изображений и простоты работы с программой ей можно уверенно присвоить 5 баллов с небольшим минусом. По причине отсутствия каких либо элементов ручного манипулирования над исходными изображениями (наклоны, тональность и т. п.) формально эту программу не относят к классу профессиональных. Программа PanaVue Image Assembler версии 2.7 и старше

Программа эта несет все признаки 'профессиональности'. Прежде всего она позволяет сшивать как однорядные, так и многорядные панорамы (или мозаичные изображения). В дополнение к основному автоматическому режиму сшивания есть возможность использования расставляемых вручную маркеров. Программа предусматривает сшивание изображений, выполненных с использованием 16-мм объектива fish-eye. Важной (и интересной) особенностью программы является режим самоподстройка параметров объектива, т. е. уточнение фокусного расстояния, угла наклона фотоаппарата и выявление и компенсация геометрических погрежностей (бочкои подушкообразных искажений).

Кроме того регулируется степень смешивания изображений и задается режим (по крайней мере теоретически) подгонки цвета. В целом программа заслуживает оценку в 4 балла. Разработчики программы достаточно регулярно выходят с новыми версиями программы, поэтому хочется надеется, что перспективы качества программы не исчерпаны. Panorama Factory, пожалуй, является самой известной и популярной в России (и ее ближайших соседях) программой сшивания панорамных изображений. Факт такой популярности скорее всего обусловлено т.н. 'условной бесплатностью' (shareware) программы. Программа эта — результат труда одного человека — Джона Стрэйта (John Strait). P

anorama Factory позиционируется ее автором как программа для фотографов-профессионалов, что подкрепляется довольно объемным руководством по работе с ней. Хотя в целом приемы работы с программой достаточно просты. Автор программы сделал особый упор на обработку изображений с точки зрения выравнивания яркостей, цветности и т. п. и, надо сказать, не без успеха. Существует режим автоматического определения (или уточнения) фокусного расстояния объектива. В то же время не редкость наличие на результирующих изображений фантомных элементов. Наличие в программе режима 'тонкой регулировки' смешивания изображений позволяет до какой-то степени данный недостаток исправить, но в целом по этому критерию она явно уступает программе PhotoVista. P anorama Factory допускает лишь использование традиционных 'прямоугольных' объективов и позволяет получать только однорядные панорамы.

Упомянутая выше обработка изображений, осуществляемая программой, не всегда понятна и в ряде случаев совсем нежелательна. Программа

ВидеоТес

Т-Размер. Ниже представлен пример сшивки изображения в данной программе. Для проведения этой операции снимаются смежные перекрывающиеся поля зрения. Затем пользователь системы просто отмечает те изображения, которые необходимо сшить, а все остальное, то есть объединение нескольких изображений в одно, программа делает автоматически. При сшивке изображений производится также автоматическое выравнивание яркостей объединяемых полей зрения, и таким образом линии объединения («швы») становятся абсолютно незаметными. При необходимости можно также воспользоваться возможностью ручной сшивки, то есть объединить смежные поля самостоятельно, путем ручного наложения. В результате работы операции сшивки получается суммарное изображение, «составленное» из отдельных смежных полей зрения, снятых с необходимым увеличением. Все тонкие детали структуры или объекта при этом хорошо разрешимы, и при этом сама структура или объект видны на изображении целиком. Заключение

Мы рассмотрели алгоритмы и этапы сшивки изображения. Программы, которые позволяют осуществить данную операцию в настоящий момент много, но все они похожи.

Литература

Harpreet S. S awhney, Steve Hsu, R. K umar. R

obust video mosaicing through topology inference and local to global alignment // European Conference on Computer Vision. 1998, Princeton, USA. Mukundan R., Ong S. H., L ee P. A. I mage analysis by Tchebichef moments // IEEE Transactions on Image Processing. 2001.

V ol. 10. Крашенинников В. Р.

АДАПТИВНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СОВМЕЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙФорсайт Д., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. Пер. с анг. М., 2004.

928 с.