В фотографии всенаправленная камера (от «omni», что означает все), также известная как 360-градусная камера , представляет собой камеру, имеющую поле зрения , которое охватывает приблизительно всю сферу или по крайней мере полный круг в горизонтальной плоскости . Всенаправленные камеры важны в областях, где требуется большой охват поля зрения, например, в панорамной фотографии и робототехнике . [1]
Обычно камера имеет поле зрения, которое варьируется от нескольких градусов до, максимум, 180°. Это означает, что она захватывает, максимум, свет, падающий на фокусную точку камеры через полусферу. Напротив, идеальная всенаправленная камера захватывает свет со всех направлений, падающий на фокусную точку, покрывая полную сферу. Однако на практике большинство всенаправленных камер не покрывают всю сферу. Многие камеры, которые называются всенаправленными, покрывают все 360° вдоль экватора сферы, но исключают верх и низ. В случае, если они покрывают всю сферу, захваченные световые лучи не пересекаются точно в одной фокусной точке.
Для создания 360-градусных изображений можно использовать различные методы.
Эти модели используются с объективом «рыбий глаз» . Объектив изгибает угол снимка, чтобы охватить больший радиус выбранного объекта. С помощью этой техники невозможно сделать полную 360-градусную фотографию, поскольку непосредственно за объективом всегда есть мертвый угол.
Камеры 360 градусов с двумя объективами, вероятно, являются наиболее распространенным типом, так как они могут охватывать полный угол 360 градусов с двумя объективами, обращенными друг к другу. Камера делает снимки и видео с углом чуть более 180 градусов, например, 220 градусов. Затем они преобразуются в объект 360 градусов с помощью программного обеспечения. Проблемы часто возникают из-за ошибок сшивания , которые могут произойти в любой момент времени. Это означает, что неправильное сочетание изображений может привести к нечистому краю среза, который трудно или невозможно удалить.
В зависимости от приложения производители используют более двух объективов для создания изображений. Одной из первых камер была многоголовочная камера Sony Fourthview [2] и камера для бросания Panono . Она имеет 36 камер, которые срабатывают одновременно в самой высокой точке, если камеру подбрасывают в воздух. Чем больше объективов установлено в камере, тем сложнее становится программному обеспечению объединять отдельные изображения, однако возможные проблемы сшивания меньше при хорошем сшивании.
Камерные риги в основном используются для крепления 6 обычных камер Actioncam. GoPro выпустила одну из первых камерных ригов. Они доступны в разных версиях и соединяют несколько отдельных камер. [3] Камеры размещаются в этом кубе и записывают окружающую обстановку во всех направлениях.
Если несколько «обычных» камер объединены в сеть, говорят о мозаичных камерах. Каждая из таких камер снимает небольшую область окружающей среды. Затем отдельные изображения объединяются вместе, как мозаичные камни, чтобы сформировать всенаправленное общее изображение. Количество используемых камер зависит от фокусного расстояния используемых объективов. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше угол обзора и тем меньше требуется камер.
Автомобили с всенаправленной камерой включают Nissan Qashqai , Volvo S90 , Range Rover , Peugeot 3008 и Kia Stinger . [4]
Традиционные подходы к панорамной фотографии в основном состоят из сшивания снимков, сделанных по отдельности, в единое непрерывное изображение. Однако сшивание изображений требует больших вычислительных затрат (например, с использованием итеративного алгоритма RANSAC , обычно используемого для решения проблемы соответствия ), и в зависимости от качества и согласованности используемых снимков, полученное изображение может содержать ряд недостатков, которые ухудшают качество полученного изображения. Напротив, всенаправленную камеру можно использовать для создания панорамного искусства в реальном времени, без необходимости постобработки, и, как правило, она будет давать гораздо более качественные продукты.
В 2015 году Facebook начал выпускать всенаправленные видео , которые пользователь может просматривать под любым произвольным углом обзора камеры в радиусе 360 градусов и с ограниченными углами наклона вверх и вниз.
В робототехнике всенаправленные камеры часто используются для визуальной одометрии и визуального решения задач одновременной локализации и картирования (SLAM). [5] [6] [7] [8] Благодаря возможности захватывать обзор на 360 градусов можно получить лучшие результаты для оптического потока , а также выбора и сопоставления признаков.
Камеры 360 стали чрезвычайно популярными в сфере недвижимости. Поскольку все больше домов покупаются без осмотра, [9] технология камер 360 предлагает потенциальным покупателям возможность осмотреть дом без необходимости присутствовать там лично. На рынке даже есть камеры 360, которые были созданы с учетом недвижимости как основного объекта. [10]
Применение всенаправленных камер также включает 3D-реконструкцию [11] и наблюдение, когда важно охватить как можно большее поле зрения. [12] Microsoft RoundTable был представлен в 2007 году для видеоконференций , где все участники в одном месте могут находиться на одном изображении.
Существует несколько реализаций всенаправленных (360-градусных) камер, включая две конфигурации с противолежащими объективами типа «рыбий глаз» и камеры с более чем 30 отдельными объективами.
Были компании-однодневки, которые производили прототипы и собирали «спонсоров» на Kickstarter, но не поставляли продукцию конечным пользователям. [13]
По состоянию на март 2020 года к числу наиболее известных производителей 360-градусных камер, которые в настоящее время активно производят и поддерживают оборудование, относятся:
Частые новые модели и улучшения качества 360-градусных камер, предназначенных для массового рынка, стирают грань между профессиональным и потребительским рынком. [24] [25]
