Panorama-Erstellung im Überblick
Wie entsteht ein Panorama
Was ist HUGIN
Die Arbeitsschritte
Programmeinstellungen von HUGIN


Panorama-Erstellung im Überblick
In diesem Abschnitt wird eine Übersicht über den Arbeitsgang 'Panorama erstellen' gegeben. Was für Werkzeuge benötigt man? Welche Arbeitsschritte gehören zur Bearbeitung?
Wie entsteht ein Panorama?
  • Von einem Standpunkt aufgenommene Photos eines Objektes stellen einen Bildverband dar.
  • Optimalerweise weisen die Photos keine parallaktischen Fehler auf - > Nodalpunktadapter.
  • Die Einzelbilder weisen einen Überlappungsbereich auf, sodaß identische Bildteile auf benachbarten Bildern vorhanden sind.
  • Die Software berechnet Passpunkte in den Überlappungsbereichen (oder verwendet selbst definierte Passpunkte) zwecks Orientierung der Einzelbilder zueinander.
  • Die Software berechnet aus den Passpunkten die Orientierung der Kamera zum Zeitpunkt der Aufnahmen. Als Ergebnis stehen u.a. die Parameter Yaw, Neigung (pitch) und Rollen (roll) fest (Rotationswinkel der Einzelbilder im Nodalpunkt). Darüber hinaus werden ggf. Linsenkorrekturparameter berechnet, um Abbildungsfehler der verwendeten Optik zu korrigieren.
  • Das Programm bildet die Eingangsbilder auf eine Fläche ab (Projektion). Basis sind hier die Parameter der vorangegangenen Schritte. Mögliche Flächen sind Kugel, Zylinder oder die Ebene
  • Das Programm 'näht' ('stitcht') die so projizierten Bilder zusammen und versucht, die Übergänge zwischen den Einzelbildern anzugleichen, so daß die Nähte möglichst unsichtbar werden.
Was ist HUGIN
HUGIN versteht sich als graphische Benutzeroberfläche zur Steuerung der Panoramatools von Helmut Dersch. Um die Panotools 'pur' zu verwenden, müsste man eine Textdatei mit einem Editor erstellen. Dazu wäre die Kenntnis einer Vielzahl von Parameterkürzeln und deren Bedeutung notwendig. In HUGIN lassen sich fast alle Parameter einer solchen Projektdatei graphisch festlegen. Ferner lassen sich eine Reihe nützlicher Zusatzprogramme direkt aus HUGIN heraus aufrufen. Detaillierte Informationen zur Installation von HUGIN bzw. der Zusatzprogramme finden sich z.B. auf der HUGIN Webseite HUGIN oder hier Helmut Dersch .
Fangen wir mit dem an, was alles zu HUGIN dazu gehört. HUGIN steuert die Panotools, erlaubt die interaktive Zuweisung von Passpunkten, optimiert die Parameter für die Abbildung der Photos auf die Fläche und erzeugt aus den Eingangsbildern ein Panorama.
Da ein Bild mehr sagt, als tausend Worte ...

HUGIN vereinigt die Panoramatools (PTOptimizer, PTStitcher), die optionalen Programme zur Passpunkterzeugung (Autopano, Autopano-Sift) und das optionale Programm zum Zusammenfügen der Ausgabebilder (Enblend oder smartblend). Zu den Panoramatools von Helmut Dersch gehören noch weitere Komponenten (PTViewer, PTEditor); diese werden jedoch nicht direkt aus HUGIN gesteuert und sind für die Grundaufgaben der Panoramaerzeugung nicht notwendig.
Die Arbeitsschritte
In obiger Abbildung ist der Arbeitsgang bereits kurz skizziert. Eine Zuordnung der Programmteile zu den jeweiligen Arbeitsgängen ist ebenfalls zu ersehen.
1. Bilder laden
Die Bilder werden in HUGIN per Dateiauswahldialog oder Drag and Drop per Maus eingeladen. Die Bilder sollten physikalisch in der richtigen Orientierung (hoch/quer) vorliegen und nicht gedreht laut EXIF-Informationen sein.
2. Kameraparameter einstellen
Wesentliche Parameter sind hier die Brennweite, der Cropfaktor zum Kleinbildformat und der Typ des Objektives. Im Regelfall handelt es sich um ein normales (rectlineares) Objektiv. Die Werte für den Crop und die Brennweite sind aus den EXIF-Daten des *.JPEG auslesbar. HUGIN errechnet aus diesen Werten und der Bildlage den Startwert für den Bildwinkel (HFOV).
3. Passpunkte festlegen.
Die Passpunkte sind interaktiv mit der Maus für jedes Bildpaar festzulegen. Hierbei werden identische Bildteile in unterschiedlichen Bildern zugeordnet. Neben dieser manuellen Vorgehensweise können auch die beiden optionalen Programmteile Auotpano oder Autopano-sift verwendet werden. Diese Programme sind eigenständig lauffähig aber auch aus HUGIN heraus aufruf- und steuerbar.
Hinweis: es sind mindestens 3 Passpunkte pro Bildpaar notwendig.
Neben den Passpunkten eines Bildpaares sind weiterhin Passpunkte möglich, die vertikale oder horizontale Hilfslinien festlegen. Diese dienen dazu, vertikale bzw. horizontale Bildelemente in der Ausgabe als solche auszugeben. Die Wirkung hängt von der gewählten Projektion ab.
4. Parameter ermitteln
Die Optimierung bzw. die Ermittlung der Parameter, die u.a. die Drehungen der einzelnen Bilder zueinander beschreiben, wird vom Programm ausgeführt. Die Optimierung basiert darauf, die Parameter (Rotationen, Linsenfehler) der Einzelbilder so zu bestimmen, daß in den Passpunkten kleinst mögliche Spannungen auftreten. Zur Prüfung der ermittelten Parameter kann das Ergebis in einer Voransicht im entsprechenden Voransichtsfenster betrachtet werden.
5. Einzelbilder projizieren und zusammenfügen
Nach Wahl der Projektion/Abbildung und Auswahl des vertikalen und horizontalen Betrachtungswinkels (vfov, hfov) kann das Panorama erstellt werden. Die Wirkung der Projektion ist über das Voransichtsfenster kontrollierbar. Die Ausgabe des Panoramas wird in zwei Arbeitsgängen ausgeführt: a) Projektion der Einzelbilder gemäß der ermittelten Parameter und b) anschließendes Zusammenfügen der Einzelbilder mit Angleichung der Übergänge. HUGIN lässt hier die Wahl zu, welches Programm für das Zusammenfügen der Einzelbilder verwendet werden soll. Entweder Nona oder PTSticher oder Nona für die Projektion und das optionale Programm Enblend oder Smartblend für das Zusammenfügen.
6. oder Einzelbilder projiziert ausgeben, per EBV nacharbeiten und zusammenfügen
Neben der direkten Ausgabe des Bildes als Einzelbild (jpg, tiff) ist es auch möglich, aus HUGIN heraus nur die projizieren Bilder als einzelne Tiff-Dateien (je Eingangsbild ein Ausgabebild) oder eine Multilayer-Tiff auszugeben. Diese lassen sich dann in einem Bildverarbeitungsprogramm modifizieren. Die geänderten Bilder werden dann mit einem Kommandozeilenaufruf von Enblend zu dem fertigen Panorama zusammengefügt. Alternativ kann auch das Programm Smartblend verwendet werden. Für beide Blendprogramme gibt es eine graphische Benutzeroberfläche (EnblendGUI, benötigt .Net)
Dies wird zum Beispiel bei der Beseitigung von Geistern/Doppelbildern von Menschen angewendet, oder wenn man bessere Kontrolle über den Stichingprozess haben möchte.
Voila, das wars!
Programmeinstellungen von HUGIN
Über das Menü Datei->Einstellungen lassen sich Voreinstellugen für HUGIN vornehmen. Anbei sind die wesentlichen Werte aufgeführt.
Panotools
Der Installationspfad für den PTOptimizer und den PTSticher ist festzulegen.
Kontrollpunkte verfeinern
Für die Feinabstimmung der Kontrollpunkte (automatische Verfeinerung, manuelle Verfeinerung)sind Parameter festzulegen. Dies sind bei den Grundeinstellungen u.a. die Breite des als Muster zu verwendenden Bildausschnittes, der Ausschnitt des Bildes in dem gesucht werden soll. Hier können i.d.R. die Standardwerte übernommen werden.

Im unteren Abschnitt 'Rotationssuche' kann gewählt werden, ob bei der Suche eine schrittweise Rotation des Suchbereiches vorgenommen werden soll. Dies ist interessant bei Bildern, die eine starke Rotation (Rollen) zueinander haben. Standardmäßig ist die 'Rotationssuche' nicht aktiviert.
Verschiedenes
Hier kann die Sprache des Programmes eingestellt werden. Einzig für das normale Arbeiten interessant ist die Option 'Nur in Vorschau gewählte Bilder optimieren und stitchen'. Wird diese Option angewählt, kann über das Vorschaufenster gesteuert werden, welche Bilder für die Optimierung und das Panorama verwendet werden sollen, ohne Bilder aus dem Projekt zu löschen.
Standardmäßig ist diese Option nicht ausgewählt.
Autopano
In diesem Bereich werden die Pfade auf die optionalen Programme Autopano und Autopano-Sift eingetragen. In der obersten Auswahlliste 'Autopano wählen' wird festgelegt, welches der beiden Programme verwendet werden soll. Weiter unten ist für jedes Programm eine Eingabezeile vorhanden, in der Kommandozeilenparameter vorgegeben werden, mit denen die Programme von HUGIN aufgerufen werden sollen.

Für das Programm Autopano-Sift soll der Parameter '-n' herausgegriffen werden: ergänzt man die Argumentenzeile um die Option'-n' (NoRansac), wird bei der Passpunktwahl keine geometrische Prüfung ausgeführt. Das hat zur Folge, daß die Punkt nicht nur auf das Zentrum der Bildpaare verteilt sind, sondern weiter über das Bild gestreut werden. Für Fishey-Objektive ist diese Option anzuwenden.

Hinweis: Für den Aufruf von Autopano-SIFT ist die Datei 'win-autopano-sift-cmdline.vbs' anzugeben.

Das Programm Autopano hat zwei Parameter, die hier kurz erläutert werden sollen: der Parameter '/size:xxx' beeinflusst den für die Passpunktsuche zu verwendenden Bildausschnitt. Für eine 6MPix Kamera kann dieser Wert sicherlich auf '/size:2048' eingestellt werden. Somit können die Passpunkte weiter über das Bild verteilt werden.
Der Parameter '/validation:' mit zulässigen Werten von 1 bis 4 steuert die Prüfung der Passpunkte. Auswirkungen sind hier analog zu dem Parameter '-n' Noransac von Autopano-Sift.

Für nähere Betrachtungen sei auf die jeweiligen Webseiten verwiesen.
Enblend
Für das optionale Programm Enblend werden hier der Programmpfad und Kommandozeilenparameter eingetragen. Weiterhin kann festgelegt werden, ob die Zwischenbilder für den Zusammenfügevorgang nach dem Zusammenfügen gelöscht werden sollen ('Umgerechnete TIFF-Bilder löschen'). Diese Option sollte deaktiviert werden, da eine externe Bearbeitung der projizierten Bilder vor dem Zusammenfügen per EBV sonst nicht möglich ist.

Eine neue Funktion ab enblend 2.4 gibt die Möglichkeit, beschnittene Bilder zu verwenden. D.h., daß nicht wie bisher jedes Einzelbild in der Größe des Gesamtbildes erzeugt werden muss, sondern nur in der Größe der aktuellen Kachel zuzüglich einer Positionsangabe im Gesamtbild. Dies wirkt sich positiv auf den Speicherverbrauch aus. Aktiviert wird die Option mit dem Häkchen 'Benutze zugeschnittene TIFF-Dateien' Wenn man mit enbelnd extern arbeitet und vor demÜberblenden noch eine Bearbeitung der Einzelkacheln machen möchte (-> Geister jagen), dann sollte die Option jedoch nicht verwendet werden.




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