뷰포인트 교정
뷰포인트 교정은 PTGui Pro에서 가장 진보된 기능중 하나입니다. 뷰포인트 교정은 찰영된 이미지에서 교정할 부분이 평평한 부분이라면 같은 파노라마
이미지에 다른 카메라 뷰포인트에서 촬영된 이미지를 사용할 수 있게 해줍니다. 이 기능은 특히 트라이포드를 사용하여 촬영한 파노라마 이미지에 손으로 들고 촬영한
바닥 사진을 합성할 경우 유용합니다.
Viewpoint correction기능은 PTGui Pro 버전에서만 사용할 수 있습니다; PTGui 일반 버전은 이 기능이 없습니다.
광학적 시차(Parallax)
파노라마 사진을 촬영할 때, 가장 중요한 법칙은 모든 이미지를 정확하게 같은 뷰포인트에서 촬영해야 한다는 점입니다. 정확히 말하자면, 카메라를 정확히 렌즈의
'no parallax point'(카메라/렌즈의 광학적 센터)를 중심으로 회전시키면서 촬영해야 한다는 것입니다.
그렇게 촬영하지 않으면, parallax 오류가 발생합니다. 다음 두 이미지는 광학적 시차(parallax)의 한 예입니다:
위 두 사진은 서로 다른 카메라 위치에서 촬영한 사진 입니다. 두 사진을 비교해 보면 앞건물에 비해 뒤 배경에 찍힌 건물들이 상당히 이동되어 있는 것을 알수 있습니다.
이 두 사진은 극단적인 예일 수도 있지만, 실제로 카메라를 몇 센티미터만 움직여서 촬영하여도 사진상에 비교할 만한 피사체가 촬영되어 있다면 육안으로 식별이 가능할 정도로
차이가 납니다.
패럴렉스가 얼마나 영향을 주는지는 사진을 붙여보면 금방 알 수 있습니다: 스티쳐는 앞에 있는 피사체 또는 뒤에 있는 피사체를
정렬할 뿐만 아니라 두 영역을 동시에 정렬할 수도 있기때문에, 최악의 경우: optimizer를 극도로 혼란시켜 카메라와 렌즈에 대한 속성을 판독하지 못하면 파노라마의 다른 영역에도
정렬이 잘못되는 현상을 불러일킵니다. 배럴 디스토션과 같은 구조적 결함과는 달리 패럴렉스 오류는 교정할 수 있습니다; 가장 좋은 방법은 스티칭된 파노라마를 리터치하여
잘못 정렬된 부분을 가리는 것입니다.
그러므로 패럴렉스를 피하기 위하여 같은 뷰포인트에서 모든 이미지를 촬영해야만 하는 것이 얼마나 중요한지는 명백해졌습니다. 그러나 예외는 있습니다:
평평한 이미지의 퍼스펙티브 교정
완전히 평평한 피사체를 촬영한 사진이라면, 특별한 방법으로 이미지를 잡아당겨서 시각적 원근도(perspective)를 교정할 수 있습니다. 포토샵을 예로 들면 자유변형툴을 사용하여
교정할 수 있습니다. 다음 사진이 한 예입니다:
첫번째 사진은 광고판을 비스듬한 각도에서 촬영한 원본 이미지 입니다. 두번째 이미지는 첫번째 사진에서 광고판의 이미지만 따로 복사하여 사각형 모양이 되도록
수정한 것입니다. 마치 광고판의 정면에서 촬영한 사진처럼 보입니다. 이와 같은 작업으로 광고판에서 비스듬한 측면이었던 카메라의 위치를 광고판 정면으로 '가상적'으로
이동시킬 수 있습니다.
그러나 이러한 작업은 촬영된 피사체가 평평한 경우에만 가능합니다. 광고판 보다 큰 영역을 같은 방법으로 변형시키면, 광고판 표면의 앞 또는 뒤에 있는 피사체들은
심하게 뒤틀릴 것입니다:
비록 파노라마는 평평한 피사체가 촬영된 부분이 드물지만, 위와 같은 기술은 파노라마에 여전히 유용합니다. 구형 파노라마를 촬영할 경우에 바닥사진 촬영(카메라 방향이 아래쪽인)
에는 이 기술을 사용해볼만 합니다: 대부분 파노라마에서 트라이포드가 안보이게 하기 위하여, 트라이포드를 한쪽으로 치운 다음 카메라를 손으로 들고 바닥 사진을 촬영합니다.
이때 트라이포드를 놓고 촬영한 다른 이미지들과 정확하게 뷰포인트를 맞춰서 촬영하는 것은 불가능합니다. 더욱이 촬영자의 발 부분이 사진에 촬영되며, 나중에 마스크 처리하는
식으로 수정해야만 합니다. 게다가 그림자가 길게 드리워지는 상황이라면 카메라와 촬영자의 그림자가 함께 촬영되어 파노라마상에 나타납니다.
실질적으로 많은 파노라마의 바닥(평평한 도로, 또는 실내의 바닥 등) 부분은 평평한 표면의 모습입니다. 이러한 점을 이용하면, 바닥 사진을 촬영할 때 뷰포인트에서 벗어나서
촬영한 다음, 위에 설명한 카메라 위치를 이동시키는 교정 방법을 사용하여 상기 문제점을 해결할 수 있습니다. 이와 같은 뷰포인트 교정 기술은 PTGui Pro에서 할 수 있습니다.
PTGui Pro를 사용하여 뷰포인트 교정하기
뷰포인트 교정은 두 구룹의 파라미터에 의해서 조절됩니다: 이름이 'VP'로 시작되는 다섯개의 파라미터를 포함하고 있는 Image Parameters 탭(Advanced 모드에서만 보입니다),
각 소스 이미지의 'Viewpoint' 체크 옵션(Advanced Optimizer 모드에서만 보입니다)을 포함하고 있는 Optimizer 탭. Viewpoint 옵션을 체크하면 Optimizer는 주어진 control point들을
바탕으로 각 소스 이미지들의 다섯개 'VP ...' 파라미터를 최적화 합니다. VP 파라미터는 3개의 축방향으로 변형작업을 실행하고 2개의 축방향으로 회전작업을 실행합니다.
VP 수치는 Optimize에 의해 설정됨으로 그것이 무엇을 의미하는 것인지 이해할 필요는 없습니다.
뷰포이트 교정은 평평한 표면에서만 작업할 수 있기 때문에, 뷰포이트 교정 작업을 할 사진은 반드시 사진상의 하나의 평평한 표면에만 control point들이 찍혀야 합니다.
그렇기 때문에 바닥 사진을 사용할 경우에는 사진상의 실제 바닥부분에만 control point들이 찍혀야 합니다. 이러한 이유 때문에 control point들을 직접 수동으로 찍어 넣어야 합니다;
PTGui의 control point generator는 사진상에서 실제 바닥을 구분해서 control point를 생성할수는 없습니다. control point를 많이(적어도 10개 이상) 그리고 넓은 범위에 찍어 넣을 수록
결과물은 좋아집니다. control point가 너무 적거나 또는 조밀하게 한 부분에만 찍으면 Optimizer가 판독하기 어려워져 뷰포인트를 교정하지 못할 수 있습니다.
예제
다음 네장의 이미지로 작업합니다(Raffles Quay, Singapore):
Download example images and project files (10 MB Zip file)
PTGui를 열고 새로운 프로젝트에 4장의 이미지(img_2619.jpg ~ img_2622.jpg)를 불러온 후 Align Images 버튼을 누릅니다.
PTGui는 소스 이미지를 분석하여 control point들을 추가하고 이미지들을 정렬합니다. 다음과 같은 결과물이 보여집니다(step1.pts):
이 예제에서 control point들을 수정하면 좀더 정확하게 이미지들을 정렬시킬 수 있습니다: 움직인 구름위에 생성된 control point들을 삭제합니다. 고층빌딩과 바닥의 타일에 이르기까지
전체 이미지에 control point들이 분포될 수 있도록 몇개의 control point를 더 찍어 넣습니다. Optimizer 탭의 Minimize lens distortion 옵션을 Heavy + Lens Shift로 설정합니다. 이렇게 하면
보다 정확하게 렌즈의 왜곡을 교정하고 실제적인 이미지 셔클 영역을 지정하기 위하여 클롭 셔클 영역을 살짝 이동시켜 보정하게 됩니다. F5 키(또는 Run Optimizer 버튼)을 눌러
최적화를 실행합니다. 결과물은 평균 control point 거리오차(distance)가 0.85 정도로 표시되며 very good 상태이로 나타납니다(step2.pts).
카메라를 약간 위쪽으로 들어서 촬영한 이미지이기 때문에 천정쪽은 완전히 이미지로 덮여 있지만 바닥부분은 이미지가 없어서 구멍이 나있는 상태 입니다. 이 구멍을 메꾸기
위해서 바닥쪽을 촬영한 아래 사진을 준비합니다:
위 바닥 사진은 일부러 뷰포인트에서 멀리 떨어져 촬영한 것입니다: 최초 파노라마 촬영 위치로 부터 적어도 1미터 정도 떨어져 촬영한 사진 입니다. 카메라 높이도 최초 촬영한
높이와 틀립니다. 다시 말해서, 최초 촬영 위치에서 1미터 정도 떨어져 최초 촬영 위치의 바닥에 중앙 촛점을 맞춰 촬영한 사진 입니다.
바닥을 촬영한 사진(nadir.jpg)을 마우스로 드래그하여 PTGui 창에 떨어트려 프로젝트에 추가 합니다. 위에 설명한 내용처럼 직접 수동으로 바닥 이미지에 control point들을
추가해야 합니다. 바닥사진에 추가하는 모든 control point들은 바닥사진의 실제 바닥에 해당하는 표면에만 추가해야 합니다.:
4개의 수평 이미지와 바닥 사진이 겹쳐지는 곳에 모두 control point를 추가 합니다(step3.pts).
위와 같이 작업을 완료한 후 최적화를 실행하면(F5 키를 눌러서), 최적화 결과는 very bad로 표시 됩니다(step4.pts):
위와 같이 파노라마가 잘못 정렬되는 현상은 카메라를 이동해서 촬영한 바닥 사진 때문입니다. 이러한 현상은 PTGui가 처리할 수 없는 전형적인 이미지 정렬 오류입니다.
그러나 다음과 같이 하면 뷰포인트를 교정할 수 있습니다:
Optimizer 탭의 Advanced 버튼을 눌러 Optimizer를 Advanced 모드로 전환시킵니다. 우선 바닥 이미지의 control point들을 제외하고 최적화를 시킵니다. PTGui는 바닥 사진 때문에
흐트려지는 현상 없이 적절한 렌즈 파라미터를 설정할 수 있습니다. Optimizer 탭의 'use control points of' 옵션(Advanced 모드에서만 보입니다)에서 최적화 작업에 포함시킬 이미지를
개별적으로 선택할 수 있습니다(바닥 이미지에 해당하는 image 4 옵션을 해지 합니다).(step5.pts):
F5 키를 눌러 최적화를 실행합니다; 최적화 결과는 'very good'으로 표시되고, 처음 4개의 소스 이미즈들이 바닥 사진을 추가하기 전의 모습처럼 잘 정렬되어 집니다.
image 4의 use control points of 옵션을 체크하여 다시 최적화에 포함시키고, 또한 Viewpoint 최적화 옵션도 체크합니다(step6.pts):
다시 F5 키를 눌러 최적화를 실행합니다. 바닥 이미지를 포함시켜 최적화를 하였는데도 결과가 'very good'으로 표시될 것입니다, 그리고 panorama editor 창에 다음 그림과 같이
파노라마가 정렬된 모습으로 나타날 것입니다:
보이는 바와 같이 뷰포인트가 이동되었음에도 불구하고 평평한 바닥이 거의 완벽하게 정렬되었습니다. 그러나 강가 주변에 있는 검정 사각 돌기둥과 같이 바닥 위 또는 아래에 있는
물체는 잘못 정렬되어 있음을 알 수 있습니다. 뷰포인트 교정은 하나의 평평한 표면 영역에서만 할 수 있습니다; 표면 위 또는 아래에 있는 물체는 패럴렉스에의해 굴곡되어
집니다..
파노라마 뷰어로 결과물 보기
(Flash 9가 필요합니다).
생성된 파노라마에는 여전히 하나의 문제점이 있습니다: 평평한 바닥이 아닌 검정 사각 돌기둥과 같은 물체가 파노라마에 함께 합성되어 잔상으로 나타나 있습니다:
이러한 문제점은 'Blend priority' 파라미터를 사용하면 쉽게 해결할 수 있습니다. Image Parameters 탭에서 바닥 이미지의 Blend priority 항목의 수치를 100에서 25로 낮춥니다(step7.pts).
이렇게 설정하면 파노라마를 합성할 때 바닥 사진은 중앙부분(다른 사진과 겹치는 약간의 영역 포함)만 사용하게 됩니다.
결과물은 완벽한 바닥을 보여 줍니다:
파노라마 뷰어로 결과물 보기
(Flash 9가 필요합니다).
문제점 진단
뷰포인트를 최적화 할 때 Optimizer가 불능 상태에 빠져 최적화 결과가 'very bad' 상태로 될 수도 있습니다. 위와 같은 조건의 최적화 작업은 바닥 이미지를 최적화 하는 데에
많은 양의 파라미터를 사용하고 더불어 그에 딸린 여러가지 요인들도 함께 계산해야 하기 때문에 일반적인 최적화 작업보다 안정적이지 못할 수 있습니다.
최적화 작업이 효율적으로 이루어지게 하려면 보다 좋은 조건으로 작업이 이루어질 수 있도록 선행 작업을 하시는 것이 좋습니다. 다음과 같은 순서로 작업을 진행하시기
바랍니다.
- Image Parameters 탭의 모든 VP 파라미터 값을 0으로 설정합니다.
- Optimizer 탭: 모든 이미지의 Viewpoint 최적화 체크 옵션을 해지합니다, 모든 이미지의 use control points of 체크 옵션을 체크합니다.
최적화를 실행합니다. 결과는 'bad' 상태로 나타날 것입니다 (위 예제에서 보이는 bad 결과물과 비슷합니다), 그러나 바닥 이미지는 대략적인 방향이 잡혀집니다.
- 바닥 이미지의 use control points of 체크 옵션만 해지하고, Viewpoint 최적화 체크 옵션은 해지된 상태 그대로 두고 다시 한번 최적화를 실행합니다. 결과는 'good' 상태로 나타나고
렌즈 파라미터들은 정확한 값으로 설정될 것입니다.
- 여기까지 최종 최적화 작업을 실행하기 위한 선행 작업이 완료된 것입니다. 바닥 이미지의 use control points of 체크 옵션과 Viewpoint 최적화 체크 옵션을 체크한후 다시 한번
최적화를 실행합니다.합니다.
위와 같이 해도 여전히 결과가 'bad' 상태로 나타난다면 다음과 같이 해보기 바랍니다:
- 바닥 이미지의 pitch 파라미터 값을 -90으로, yaw 파라미터 값을 0으로 설정하고, 5개의 VP 파라미터 값을 0으로 초기화 시킵니다.
- Optimizer 탭에서, 바닥 이미지의 yaw와 pitch의 최적화 체크 옵션을 해지하고 viewpoint 최적화 체크 옵션을 체크합니다. 모든 이미지의 use control points of 체크 옵션을 체크합니다.
- 옵티마이저를 실행합니다.
- 결과가 'good' 또는 'not bad' 상태로 표시된다면, 아마도 바닥 이미지의 올바른 위치를 찾은 것이라 생각됩니다. 바닥 이미지의 yaw와 pitch의 최적화 체크 옵션을 체크하고
다시 한번 최적화를 실행합니다.
여전히 별 효과가 없다면, 바닥 이미지의 control point들을 주의깊게 살펴보고 의도치 않게 잘못 찍혀진 control point가 있는지 찾아보기 바랍니다. 한개의 잘못된 control point가 충분히
최적화 작업을 방해할 수도 있습니다. 바닥 이미지의 전체 영역에 걸쳐 몇개의 control point를 더 추가해 보기 바랍니다(바닥 이미지에서 거리적 특징이 있는 부분에 control point를
찍어 넣어야 한다는 것에 주의하기 바랍니다). 이렇게 하면 다시 최적화할 시 VP 파라미터를 찾는데 좀더 효과적일 수 있습니다. control point를 삭제하고 추가하는 작업을
반복하면서 가끔 몇번의 시도와 오류가 필요할 때도 있습니다. 반복 수정을 하면서 최적화 결과가 'good' 상태로 표시될 때까지 위에 언급한 방법을 1번부터 반복해 보기 바랍니다.
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