3D-Modellierung/3D-Modelle erstellen/Hugin

Die Erzeugung eines sphärischen Bildes für ein 360^o-Panorama-Bild benötigt die OpenSource-Software Hugin. Das zugrundeliegende Bild muss eine spezielle Geometrie eines sphärischen 360^o-Panoramas darstellen. Die Software Hugin hilft Ihnen bei der Erstellung eines solchen Panoramas.

• (Final Hugin Result) Verwenden Sie die Hugin-Sammlung von Bilddaten auf Github, um die Erstellung eines Panoramas in A-Frame zu üben.

Hugin Software für 360-Grad-Bilder in Aframe

Hugin-Resultat in Aframe - Link zu einer interaktiven Aframe-Website auf GitHub

Hugin Sphere and stiched panorama of upper hemisphere

Hugin Sphere Projection of Panorama

Marktplatz Saumarkt in Karlsruhe-Durlach

• (Panorama Image Stitching) Analysieren die "Löcher" im erzeugten Panoramabild aus HuginSample GitHub repository der Bildsammlung Hugin Sample Images ZIP begründen Sie, wie Sie solchen Lücken schon bei der Aufnahme der Bilder vermeiden können, um ein Resultat als Panoramabild in AFrame zu erzeugen.
• (Hugin Tutorial Video) Youtube-Video von Brian Cluff about Hugin - 2017/02/07

Erstellen der Einzelfotos

In diesem Abschnitt erlernen Sie die grundlegenden Kenntnisse zur Erstellung eines 360-Grad-Panoramafotos.

• Das Panorama kann mit einer normalen Digitalkamera aus vielen Einzelbildern erstellt werden.
• Stellen Sie sich vor, dass Sie im Zentrum einer Kugel stehen und Sie fotografieren die innere Oberfläche der Kugel mit mehreren Bildern, die nach Möglichkeit die gesamte innere Oberfläche abdecken sollte.
• Damit Hugin diese Einzelbilder wieder zu einer gesamten Oberfläche zusammensetzen kann, sollten die Einzelbilder mit einer Überlappung von 25-30% erfolgen. Das sind später die "Klebestellen" an denen die Einzelbilder wieder zu einer Kugeloberfläche zusammengefügt wird.
• Versuche Sie nach Möglichkeit die Fotos so aufzunehmen, dass im Überlappungsbereich einzigartige Elemente zu finden sind (z.B. eine Bild, dass nur aus Wasser besteht oder nur aus sich wiederholdenden Fensterfronten von einem Hochhaus).

Häufige Fehler und Probleme bei der Aufnahme der Einzelbilder

• Die Person, die die Bilder aufnimmt, dreht sich um sich selbst, aber die Kamara sollte an einem festen Punkt im Raum stehen bleiben bleiben (Zentrum der imaginären Kugel) und dann gedreht und geneigt werden. Diesen Fehler umgebt man am besten
  • mit einem Stativ oder
  • steckt einen Stab in den Boden

und neigt und dreht die Kamera nur das Ende des Stabes.

• Bei der Überlappung der Bilder wird nicht darauf geachtet, dass eindeutige Bildelemente in dem überlappenden Bildbereich liegen (eine Tür, eine Auto, ein besondere Baum). Grassflächen oder homogene Bildbereiche eignen sich wenig als Überlappungsbereiche. Hugin benötigt diese Bildelemente, um nach Möglichkeit die Einzelbilder automatisch zu einem 360-Grad-Kugelpanorama zusammenzusetzen. Wenn man diesen Aspekt nicht beherzigt, muss man viel Handarbeit in die manuelle Ausrichtung von Einzelbilder stecken.
• Wechseln Sie NICHT zwischen Hochformat und Querformat bei der Aufnahmen (am besten nur das Querformat "Landscape") verwenden.
• Es ist windig und Äste und Bäume bewegen sich. Dadurch sind Bildelemente an unterschiedlichen Orten und Hugin hat dann Probleme die Überlappungsbereiche automatisch zu berechnen. Dann ist wieder mehr Handarbeit bei der Panoramaerstellung z.B. durch Hinzufügen von weiteren Kontrollpunkten notwendig.

Aufgaben

Aufnahme der Einzelbilder

• (Panorama Planung) Betrachte die Umgebung, in der Sie sich gerade befinden. Identfizieren Bildelemente, die sich als überlappende Bildelemente für die Einzelbilder eignen.
• (Bildserie am Äquator der Kugel) Beginnen Sie mit einem Rundumaufnahme am Äquator der imaginären Kugel, die Sie von inner fotografieren (ca. 25-30% Überlappung zwischen den Einzelbildern). Fotografieren Sie dabei in einem Zick-Zack-Muster (leicht nach oben bzw. nach unten versetzt), um eindeutige Bildelemente mit in den Bildbereich zu übernehmen, die Hugin das automatische Zusammensetzen der Einzelbilder zu einem Panorama erleichtert.
• (Bildserie am "nördlicher Polarkreis" der Kugel) Fotografieren Sie einen Rundumblick oberhalb des Äquators (den nördlichen Polarkreis"). Achten Sie darauf, mit dem Zick-Zack-Muster die Bildserie im oberen Bereich der imaginären Kugel ("nördlichen Polarkreis") mit der Bildreihe am Äquator zu verbinden, indem Sie eindeutigen Bildelemente (Auto, Tür, einzelner Baum, Lampe, Fahrrad, ...) in die Bildreihe mit aufnehmen.
• (Bildserie am "südlicher Polarkreis" der Kugel) Fotografieren Sie einen Rundumblick unterhalb des Äquators (den südlichen Polarkreis") und verfahren Sie analog zur Bildserie am nördlichen Polarkreis.
• (Nordpol/Südpol) Fotografieren senkrecht nach oben und erhalten ein Bild für den Nordpol der imaginären Kugel und halten Sie die Kamera mit gestrecktem Arm über den Punkt der vorherigen Aufnahmen aus gleicher Höhe des Blickpunkte. Versuchen Sie dabei ihr Beine nicht mit aufzunehmen. Sind späten dennoch Teile der Schuhe zu sehen, kann man das mit GIMP und dem Clone-Tool auch noch beheben.

Bildgeometrie

• Erklären Sie, warum das resultierende Bild (JPG-Bild des Panorama) diese perspektivischen Verzerrungen besitzt und welchen Zusammenhang sehen Sie zu einer Projektion der Erdoberfläche auf eine Landkarte, insbesondere an den Polen!
• Versuchen Sie, die mathematischen Aspekte der projektiven Geometrie kennen zu lernen, die hinter den 360-Grad-Panoramen steckt.

Mit Hugin das 360-Grad-Panorama berechnen

Die schrittweise bebilderte Anleitung zeigt die folgenden Schritte:

• Laden der Einzelbilder,
• Ausrichten der Einzelbilder, Hugin meldet Bildgruppen zurück, die automatische zusammengesetzt werden konnten. Im Idealfall sind das alle Bilder. Bei einem blauen Himmel oder einem Sandboden ist das aber in der Regel schwierig, da eindeutige Bildelemente im überlappenden Bereichen fehlen. Daher ist es dann zu empfehlen, die beiden betreffenden Bilder als bottom.jpg und top.jpg aus der automatischen Anordnung herauszunehmen und diese dann manuell an den richtigen Platz im Panoramabild mit Hugin zu ziehen.
• Verbinden von Bildern/Bildgruppen
  • Wenn alle Bilder von Hugin zu einer einzigen Bildgruppe zusammengesetzt werden konnten, kann man Hugin mit der Panoramaerstellung beginnen. Wenn das nicht der Fall ist, sollte man mit der Bildreihe am Äquator der imaginären Kugel starten und eine weitere Bildgruppe markieren und an die korrekte Stelle im Kugel-Panorama schieben/ziehen (Reiter Bewegen/Ziehen).
  • Unzusammenhängende Bildgruppen können auch durch Hinzufügen von weiteren Kontrollpunkte zusammengesetzt werden. Dies Vorgehen ist immer dann ratsam, wenn ummer noch eindeutige Bildelemente (Fensterecken) in zwei Bilder aus unzusammenhängende Bildgruppen identifiziert werden können. Wählen Sie mindestens 3 Bildpunkte in einem Dreieck, damit Hugin die perspektivische Verzerrung berechnen zu können.
• Panoramaerstellung Wenn alle Gruppen verbunden bzw. Einzelbilder (wie Nordpol- und Südpolbild) und Bildgruppen im Kugelpanorama positioniert wurden, kann Hugin mit der Berechnung des Kugelpanoramas beginnen.
• Verwenden Sie JSON3D4Aframe, um 360-Gradpanoramabilder in AFrame zu integrieren und ggf. noch weitere 3D-Bildelemente in die Scene zu intergrieren, z.B. in einem virtuellen Rundgang (siehe Basic 360-Grad-VR-Scene in AFrame)

External Resources

• HuginSample Github repository Sammlung von Beispielbildern vom Durlacher Saumarkt, Karlsruhe Durlach, Deutschland mit Aufnahmelücken, an denen Sie lernen können, wie Sie diese mit GitHub und dem Klonen von Bildbereichen schließen können.
• Hugin Download: http://hugin.sourceforge.net/
• Link zu einem interaktiven Aframe-Beispiel vom Durlacher Saumarkt - Schauen Sie sich durch Ziehen mit gedrückter Maustaste auf dem Platz um. Schauen Sie nach oben und nach unten auf das Kopfsteinplaster.