フォトスティッチソフトウェアの使用

デジタル写真スティッチングソフトウェアは、パノラマ作成プロセスの主力製品であり、完全に自動化されたワンクリックスティッチングから、より時間のかかる手動プロセスまでさまざまです。これはチュートリアルのパート 2 で、個々の写真がすべて適切にキャプチャされていることを前提としています (以下のステージ 1 は完了しています)。ステージ 1 とスティッチングプロセス全体の概要については、デジタルパノラマに関するこのチュートリアルのパート 1 にアクセスしてください。

ステージ 1	機器のセットアップと写真の取得
ステージ 2	希望する写真配置の選択カメラとレンズの仕様の入力
ステージ 3	遠近法と投影タイプの選択
ステージ 4	コンピューターが写真をシフト、回転、歪め、ステージ 2 と 3 の要件に準拠
ステージ 5	継ぎ目の手動または自動ブレンド
ステージ 6	トリミング、修正、後処理

ステッチングソフトウェアの種類

一連の写真の処理を開始するには、適切なソフトウェアプログラムを選択する必要があります。オプション間の最大の違いは、自動化と柔軟性の間のトレードオフにどのように対処するかです。一般的に言えば、完全にカスタマイズされたスティッチングソフトウェアは、常に自動化されたパッケージよりも優れた品質を実現しますが、過度に技術的または時間がかかる結果になる可能性もあります.

このチュートリアルは、説明をできるだけ一般的なものにすることで、ほとんどのソフトウェアスティッチングの概念の理解を深めることを目的としていますが、実際のソフトウェア機能は、PTAssembler または PTGui (PanoTools または PTMender のフロントエンド) と呼ばれるプログラムを参照している場合があります。 PTAssembler には、他のプログラムで利用可能なほぼすべてのカスタムステッチオプションを提供することに加えて、完全に自動化されたワンクリックステッチオプションが組み込まれています。

この記事の時点で、他の注目すべきプログラムには、Canon PhotoStitch などのカメラに付属するものや、Autostitch、Hugin Panorama Photo Stitcher、Arc Soft Panorama Maker、Panorama Factory、PanaVue などの一般的な商用パッケージが含まれます。

ステージ 2:コントロールポイントと写真の配置

パノラマスティッチングソフトウェアは、コントロールポイントのペアを使用して、空間内の同じポイントを参照する 2 つのカメラ写真の領域を指定します。コントロールポイントのペアは、目視検査によって手動で選択することも、洗練されたマッチングアルゴリズム (PTAssembler の Autopano など) を使用して自動的に生成することもできます。ほとんどの写真では、コントロールポイントを手動で選択することによってのみ最良の結果を得ることができます (これは、多くの場合、ソフトウェアスティッチングプロセスで最も時間のかかる段階です)。

上の例は、パノラマ内の 2 枚の写真に対して、4 組のコントロールポイントの選択を示しています。最適なコントロールポイントは、鋭いエッジまたは細かいディテールを持つ非常に剛性の高いオブジェクトに基づいたコントロールポイントであり、各オーバーラップ領域全体で均等かつ広い間隔で配置されています (オーバーラップごとに 3 ～ 5 ポイント以上)。これは、絶対に必要な場合を除いて、木の枝、雲、または水にコントロールポイントを配置することはお勧めできないことを意味します。このため、すべての写真のペアの間のオーバーラップ領域にある土地 (または他の剛体) を常にキャプチャすることをお勧めします。そうしないと、コントロールポイントの選択が困難で不正確になる場合があります (すべての空または水を含むパノラマの場合など)。

以下の例は、各画像の詳細で硬い部分のみが一番下の土地のシルエットにある状況を示しています。そのため、各写真のオーバーラップ領域全体にコントロールポイントを均等に配置することが困難になっています。このような状況では、自動化されたコントロールポイントの選択がより正確であることが証明される場合があります。

PTAssembler には、「自動的にマイクロ位置制御点」と呼ばれる機能があり、選択内容を最初の推測として使用し、指定された距離 (5 ピクセルなど) 内のすべての隣接ピクセルを調べて、これらがより適切に一致するかどうかを確認します。上に示したような難しい雲のシーンをつなぎ合わせる場合、これにより、手動のコントロールポイント選択の利点と自動アルゴリズムの利点が効果的に組み合わされます。

もう 1 つの考慮事項は、各コントロールポイントが物理的にカメラからどれだけ離れているかです。パノラマヘッドなしで撮影されたパノラマの場合、前景オブジェクトで視差エラーが大きくなる可能性があるため、これらを遠くのオブジェクトのみに基づいて行うと、より正確な結果が得られます。これらの前景要素のそれぞれが写真間のオーバーラップ内に含まれていない場合、前景付近の視差エラーは表示されない場合があります。

ステージ 3:消失点の視点

ほとんどの写真スティッチングソフトウェアは、画像投影のタイプとともに、遠近法の参照点または消失点がどこにあるかを指定する機能を提供します。

この消失点を慎重に選択すると、垂直線 (そうでなければ平行に走る) の収束や、湾曲した地平線を回避するのに役立ちます。消失点は通常、パノラマシーン内に立っている場合に正対する場所です。以下の例 (直線投影からの 120° トリミング) などの建築用ステッチの場合、この点は、サイトの線に平行な距離に線をたどることによっても明確にわかります。

消失点の配置が正しくないと、ビューアーのサイトの線に垂直な平面にある線が収束します (そうでなければ平行に見える場合でも)。この効果は、建築写真で広角レンズを使用し、カメラを水平線のかなり上または下に向けることによっても観察できます。これにより、建物が傾いているような印象を与えます。

消失点が低すぎる場合は、マウスを画像の上に移動して画像を表示してください

消失点は、非常に広角の円筒投影パノラマ (以下に示す 360 度の画像など) でも重要です。間違った場所に配置すると、異なる外観の歪みが発生し、地平線が湾曲する可能性があります。

消失点の位置が高すぎると、地平線の曲率が反対方向になります。丘、山、木、その他の障害物があるため、実際の地平線を見つけるのが難しい場合があります。このような困難なシナリオでは、曲率を最小限に抑える高さに水平線を配置することで、水平線の位置を推測できます。

パノラマスティッチングソフトウェアには、架空の地平線を傾けるオプションも用意されていることがよくあります。これは、消失点を含む写真が完全に水平に撮影されていない場合に非常に役立ちます。このシナリオでは、消失点が正しい高さに配置されていても、仮想の地平線が実際の地平線 (個々の写真) と一致しない場合、地平線は S カーブを持つようにレンダリングされる可能性があります。

パノラマ自体が水平に撮影された場合、最もまっすぐな地平線は、垂直方向の寸法が最も短いステッチされた画像を生成するものになります (これは、ステッチソフトウェアで時々使用される手法です)。

ステージ 4:写真の位置の最適化

コントロールポイント、消失点遠近法、および画像投影がすべて選択されると、写真スティッチングソフトウェアが各画像の歪みと位置合わせを開始して、最終的なスティッチングされた写真を作成します。多くの場合、これはプロセスで最も計算集約的なステップです。コントロールポイントのすべてのペア間の総誤差を最小限に抑えるために、ヨー、ピッチ、ロールの組み合わせを体系的に検索することによって機能します。不明な場合は、このプロセスでレンズの歪みパラメータも調整される場合があります。

ヨー

ピッチ

ロール

上の写真は少し歪んでいることに注意してください。これは、スティッチングソフトウェアが各画像を配置するときに遠近感を調整すること、および遠近法の歪みの量が消失点に対するその画像の位置に依存することを強調するためです。

注意すべき重要な品質指標は、コントロールポイント間の平均距離です .この距離が印刷サイズに比べて大きい場合、これらがどれだけブレンドされていても、継ぎ目が見える場合があります。最初に確認することは、コントロールポイントが誤って配置されていないかどうか、およびステージ 2 に記載されている他のガイドラインに従っていることです。平均距離が依然として大きすぎる場合は、カメラの動きによる視差エラーなど、不適切にキャプチャされた画像が原因である可能性があります。またはパノラマヘッドを使用していません。

ステージ 5:縫い目を手動でリダイレクトおよびブレンド

理想的には、写真の継ぎ目をシーン内の重要でない、または自然なブレークポイントに沿って配置することをお勧めします。ステッチングソフトウェアがレイヤー化された出力をサポートしている場合、Photoshop でマスクを使用して手動でこれを実行できます。


ブレンドなし	手動ブレンド	手動ブレンドによるマスク

上記の手動ブレンドが空を均一にし、柱の三日月、前景の彫像の列、遠くの白い建物など、幾何学的に目立つ建築線に沿って目に見えるジャンプを回避する方法に注意してください.

上の空の領域など、滑らかなテクスチャを作成するには、必ず遠距離でマスクをブレンドしてください。細かいディテールの場合、写真間にずれがあると、長い距離をブレンドすると画像がぼやける可能性があります。したがって、簡単に目立たない不連続性を避ける継ぎ目を使用して、短い距離で細かいディテールをブレンドするのが最善です (上記の「手動ブレンドからのマスク」を参照して、空と建物がどのようにブレンドされたかを確認してください)。

一方、シームを手動でブレンドすると、非常に時間がかかる場合があります。幸いなことに、一部のスティッチングソフトウェアには、次のセクションで説明するように、これを同時に実行できる自動化機能があります。

ステージ 5:継ぎ目を自動的にリダイレクトおよびブレンド

つなぎ合わせた写真の継ぎ目をブレンドする最良の方法の 1 つは、「マルチ解像度スプライン」と呼ばれる手法を使用することです。これは、RGB 写真を個々の赤、緑、青のチャネルに分離する方法と同様に、各画像をいくつかのコンポーネントに分割することによって機能しますが、この場合、各コンポーネントは異なるスケールの画像テクスチャを表す点が異なります。小規模な地物 (葉や細かい草など) は空間解像度が高く、大規模な地物 (晴れた空のグラデーションなど) は空間解像度が低いと言われています。

白黒の元画像→

処理済み画像を選択:

大規模なテクスチャ

小規模テクスチャ

マルチ解像度スプラインは、各テクスチャサイズを個別に効果的にブレンドしてから、これらを再結合して通常の外観の写真を再作成します。これは、低解像度のコンポーネントは長い距離でブレンドされ、高解像度のコンポーネントは短い距離でブレンドされることを意味します。これにより、滑らかな領域に対応する継ぎ目に見えるジャンプや、細かいディテールに対応する継ぎ目に沿ったぼやけといった一般的な問題に対処できます。

以下の例では、リンゴとオレンジ (異なる大規模な色と小規模なテクスチャを含むオブジェクト) の間の一見不可能なブレンドを示しています。

表示:

アップル

オレンジ

個別画像→

表示:

フェザー
(ノーマル)

マルチ解像度
スプライン

ブレンド画像

もちろん、この「リンゴとオレンジ」のブレンドは、スティッチされた写真で意図的に実行されることはほとんどありませんが、テクニックの真の力を実証するのに役立ちます.

画像の上にマウスを移動すると、最終的なブレンド結果が表示されます

上記の例は、実際のパノラマでの使用を示しています。継ぎ目で空の明るさが非常に不均一であることに注意してください。これは主に、顕著なケラレ (光学系に起因するフレームの端での光の減衰) が原因でした。マウスをこの画像の上に移動すると、マルチ解像度スプラインがどの程度うまく機能するかを確認できます。

Smartblend と Enblend は、PTAssembler やその他の写真スティッチングソフトウェアでマルチ解像度スプラインを実行できる 2 つのアドオンツールです。 Smartblend には、画像コンテンツに基づいて継ぎ目をインテリジェントに配置できるという追加の利点があります。

ステージ 6:仕上げ

ここで、標準的な長方形の縦横比またはフレームサイズに合わせて、不規則な形のステッチをトリミングしたい場合があります。組み立てられたパノラマは、その後、Photoshop レベルまたは Photoshop 曲線を含む可能性のある後処理に関して、通常の単一画像写真として扱われる場合があります。最も重要なことは、遠近法の歪み (画像補間を使用) とブレンドによって大幅なソフト化が発生するため、この画像にアンシャープマスクまたはその他のシャープ化技術を適用する必要があることです。

このトピックの背景知識については、
パート 1:デジタルパノラマ写真のスティッチング
または画像投影についてのチュートリアル

を参照してください。