全景相機
全景相機是一種成像視角可以覆蓋整個球面或者至少可以覆蓋水平面上環形視野的相機。目前常見於消費電子產品與部分科學領域，全景相機也被稱作全向照相機（英語：omnidirectional camera，詞字首「omni-」意為「全部」；此稱謂常用於電腦圖形領域），或360度相機（英語：360-degree camera）。
全景相機在需要廣視野的場景非常重要，比如全景攝影與機械人學兩個領域。[1]
概述
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一台照相機的視場角通常從幾度到最多180度不等。這意味着相機最多只能捕捉到通過焦點覆蓋一個半球範圍的光線，而一個全景相機則能捕捉到從各個方向落在焦點上的光線，覆蓋整個半球。相比之下，理想的全景相機可以捕捉到從各個方向落入焦點的光線，範圍覆蓋整個球面。但實際上，大多數全景相機只包含接近一個球面的畫面，許多被稱為全景相機的相機畫面只覆蓋了大約一個半球，或者是沿球面赤道的360°範圍，但不包括球面的頂部和底部的畫面。在它們覆蓋整個球面的情況下，所拍攝的光線並不完全交匯在一個焦點上。
目前有多種技術應用於360全景影像的生成。
雙魚眼鏡頭
[編輯]常見的消費數碼產品即使用此類技術。
帶兩個鏡頭的360度相機大概是最常見的類型，因為兩個鏡頭互相對着，它們可以容納一個完整的360度範圍的畫面。一個網絡攝影機拍攝的相片和影片的角度剛好超過180度，例如220度。然後使用軟件將這些相片和影片轉換成360度的對象。問題往往是由拼接錯誤引起的。這意味着不正確的影像組合可導致難以去除或無法去除的不乾淨的切邊。
單鏡頭（魚眼鏡頭）
[編輯]這類型號的全景相機常搭配魚眼鏡頭。鏡頭會彎曲拍攝角度，以較大的半徑拍攝選定的主體。使用這種技術不可能拍攝出完整的360度影像，因為鏡頭後面總是有一個死角。
旋轉鏡頭
[編輯]在大眾還在普遍使用菲林卷相機的時候，有時人們會使用旋轉狹縫鏡頭相機拍攝全景圖。典型的有澤尼特的Horizon系列相機。[2][3]短旋轉、旋轉鏡頭和搖擺鏡頭相機的鏡頭圍繞相機鏡頭的後節點旋轉，並在彎曲的菲林平面成像[4]。通常情況下，這些相機拍攝的視場角在110°到140°之間，寬高比為2:1到4:1。所產生的影像在負片[錨點失效]上所佔的空間是標準24 mm x 36 mm35 mm畫幅的1.5至3倍。
多鏡頭
[編輯]根據不同的應用，製造商使用兩個以上的相機鏡頭來產生影像。最早的相機之一是投擲式照相機，Panono。它有36個網絡攝影機，如果網絡攝影機被拋向空中，它們會在最高點同時觸發。另外Insta360的幾款商用全景相機至少配備了6個鏡頭。相機中安裝的鏡頭越多，軟件就越難將各個獨立的影像組合在一起。不過，如果拼接得好，可能出現的拼接問題就會減少。
相機框架
[編輯]相機支架主要用於連接6個傳統的運動相機。GoPro生產了最早的一批相機支架。相機支架有不同的版本，可以連接多個單機。[5]攝像放像機放置在專用框架這個立方體中，拍攝周圍各個方向的環境。
基於影像拼接
[編輯]如果將幾個普通相機組合在一個網絡中，人們就會稱其為「基於馬賽克的相機」，即基於影像拼接的相機。這些相機中的每一台都記錄了環境中的一個小區域。然後，各個影像就像馬賽克石一樣被連接在一起，形成一個全方位的整體影像。使用的相機數量取決於所使用鏡頭的焦距。焦距越小，視角越大，所需攝像放像機數量越少。
應用
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右：一種具有兩個鏡面的全向攝像放像機的示意圖：
1. 網絡攝影機 2. 上鏡面
3. 下鏡面 4. 成像中心黑點
全景藝術
[編輯]傳統的全景攝影方法主要是將分別拍攝的相片拼接成一個單一的連續影像。然而，影像的拼接需要耗費大量的計算量（例如使用RANSAC迭代演算法，常用於解決影像匹配問題），而且根據所使用的鏡頭的質素和一致性，所得到的影像可能會存在一些缺陷，從而影響到所拍攝影像的質素。相比之下，全景相機可以用來即時建立全景藝術作品，不需要進行後期處理，並且產出圖片通常質素更好。
2015年，Facebook開始推出全景影片，用戶可以以360度視角範圍內以任意相機角度和有限的上下傾斜角檢視影片。
機械人學與電腦視覺
[編輯]在機械人學領域中，全景相機常用做視覺里程計，並以視覺方法解決同時定位與地圖構建（SLAM）問題[6][7][8][9]。
影片直播
[編輯]全景相機多次應用於新聞報道等直播等領域[10]。2015年之後，有多個全景相機製造商向中國大陸的媒體記者提供了可用於新聞直播的全景相機，以報導全國人民代表大會與人民政治協商會議期間的新聞現場[11]。也有些新聞記者使用多個GoPro相機自行搭建了全景相機[12]。SpaceVR曾把全景相機送上了國際太空站[13]。另外在體育以及其他娛樂直播領域也有廣泛應用[14][15]。
其他
[編輯]有不少人嘗試過把全景相機固定在民用四旋翼無人機上，在空中拍攝全景畫面[16][17]。
全景相機的應用還包括3D重建[18]和監控，這時需要覆蓋儘可能大的視野[19]。微軟RoundTable於2007年推出，設計用於視像會議，一個地點的所有參與者都可以在同一個畫面中現身，不過兩年後專案即被售出[20]。
產品
[編輯]全景相機的實現形式有很多種，包括兩個相對的魚眼鏡頭與配備30多個獨立鏡頭的方案。
曾有初創公司以全景相機的名義在眾籌網站Kickstarter騙錢的案例[21]。
截至2024年4月，正在生產全景相機的活躍企業有：
由於面向消費者的全景相機產品正在不斷地更新進步，專業產品線與消費類產品線的區別沒有以前界限分明[30][31]。
參見
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參考資料
[編輯]- ^ Parry, T. Extensive Guide to 360 Cameras. Tim Parry. December 2016 [2017-01-02]. （原始內容存檔於2017-07-01）.
- ^ Horizon S3 Pro - Infos zu den Funktionen der Panoramakamera von KMZ. Filmphotography.eu. 2018-05-04 [2020-12-28]. （原始內容存檔於2020-12-31） （德語）.
- ^ ZENITcamera: Выпуск фотоаппаратов Красногорским заводом. www.zenitcamera.com. [2020-12-28]. （原始內容存檔於2012-05-16）.
- ^ Littlefield, Rik. Theory of the 'No-Parallax' Point in Panorama Photography (PDF). ver. 1.0. 2006-02-06 [2007-01-14]. （原始內容 (PDF)存檔於2008-12-27）.
- ^ The GoPro 360 degree camera rig - Connect Omni Rig with 6 Actioncams. 360 Grad Kamera. 2017-04-23 [2019-02-11]. （原始內容存檔於2021-01-13） （德語）.
- ^ Scaramuzza, D.; Siegwart, R. Appearance-Guided Monocular Omnidirectional Visual Odometry for Outdoor Ground Vehicles. IEEE Transactions on Robotics. October 2008, 24 (5): 1015–1026. doi:10.1109/TRO.2008.2004490. hdl:20.500.11850/14362.
- ^ Ulrich, I.; Nourbakhsh, I. Appearance-based place recognition for topological localization (PDF). Proc IEEE Int Conf Rob Autom. 2000, 2: 1023–1029 [2008-07-15]. （原始內容存檔 (PDF)於2011-07-20）.
- ^ Kim, J.H.; Chung, M.J. Slam with omni-directional stereo vision sensor. Intelligent Robots and Systems, 2003.(IROS 2003). Proceedings. 2003 IEEE/RSJ International Conference on 1. 2003. doi:10.1109/IROS.2003.1250669.
- ^ Jogan, M.; Leonardis, A. Robust localization using panoramic view-based recognition 4. 2000: 136–139. ISBN 978-0-7695-0750-7. doi:10.1109/ICPR.2000.902882.
|journal=被忽略 (幫助) - ^ 西寧晚報. 央视直播：湟鱼风暴再袭全国. 2016-06-11. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ 全国两会5G+VR直播，Pilot Era全景相机C位出道. baijiahao.baidu.com. [2020-12-28]. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ 網易. 自拍杆弱爆了 两会记者用全景相机直播. mobile.163.com. 2016-03-05 [2020-12-28]. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ 杜暮雨. 用卫星发射全景相机，SpaceVR想做VR版太空探索频道. 36氪. 2016-04-12 （中文）.
- ^ 中國日報網. 助力游泳赛直播 新闻“开挂”上线360°全景. 千龍新聞網. 2016-04-12. （原始內容存檔於2021-01-13） （中文）.
- ^ 寶安日報. 快手与影石合作共推360°全景直播. k.sina.com.cn. 2020-08-06 [2020-12-28]. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ 大疆Mavic无人机+360全景相机:这才是上帝视角. www.sohu.com. [2020-12-28]. （原始內容存檔於2021-01-13） （中文）.
- ^ 基于大疆无人机全景拍照的实现思路. 簡書. [2020-12-28]. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ Bunschoten, Roland, and Ben Krose. "Robust scene reconstruction from an omnidirectional vision system （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）." IEEE Transactions on Robotics and Automation 19.2 (2003): 351-357.
- ^ Francesco Flammini; Roberto Setola; Giorgio Franceschetti. Effective Surveillance for Homeland Security: Balancing Technology and Social Issues. CRC Press. 10 June 2013 [2020-12-28]. ISBN 978-1-4398-8325-9. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ 微软将RoundTable摄像机产品授权给Polycom销售. CNBeta. 2009-04-01 （中文）.
- ^ Bublcam: 360º Camera Technology for Everyone. Kickstarter. [2020-03-22]. （原始內容存檔於2018-01-05） （英語）.
- ^ Shop. Ricoh. [2020-03-22]. （原始內容存檔於2020-11-26） （美國英語）.
- ^ Insta360(国际站). www.insta360.com. [2020-03-22]. （原始內容存檔於2021-01-13） （英語）.
- ^ MADV疯景. cn.madv360.com. [2020-12-28]. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ Z CAM - Professional Camera Company. Z CAM. [2020-12-28]. （原始內容存檔於2020-11-27） （中文）.
- ^ Home Page | Vuze Camera. vuze.camera. [2020-03-22]. （原始內容存檔於2021-01-13）.
- ^ Panono 360 Camera 16K | Panono. www.panono.com. [2020-03-22]. （原始內容存檔於2020-03-26） （英語）.
- ^ 深圳看到科技有限公司. 看到科技. [2020-12-31]. （原始內容存檔於2020-10-23） （中文）.
- ^ ]trisio camera | 360 Camera. [2022-01-10]. （原始內容存檔於2022-02-17）.
- ^ The race for the first 8K consumer 360 camera just got real thanks to this new sensor. 360 Rumors. 2019-08-13 [2020-03-22]. （原始內容存檔於2021-01-13） （美國英語）.
- ^ WHICH 360 CAMERA SHOULD YOU BUY IN 2020?, [2020-03-22], （原始內容存檔於2021-01-13） （英語）
