В фотографии всенаправленная камера (от «omni», что означает «все»), также известная как камера с обзором на 360 градусов , — это камера , поле зрения которой охватывает примерно всю сферу или, по крайней мере, полный круг в горизонтальной плоскости . Всенаправленные камеры важны в областях, где требуется широкий охват поля зрения, например, в панорамной фотографии и робототехнике . [1]
Поле зрения камеры обычно составляет от нескольких градусов до максимум 180°. Это означает, что он улавливает максимум свет, падающий на фокус камеры через полусферу. Напротив, идеальная всенаправленная камера захватывает свет со всех направлений, падающий на фокус, охватывая всю сферу. Однако на практике большинство всенаправленных камер не охватывают всю сферу. Многие камеры, которые называются всенаправленными, охватывают 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 изображений на 360 градусов можно использовать различные методы.
Эти модели используются с объективом типа «рыбий глаз» . Объектив изменяет угол снимка, чтобы охватить больший радиус выбранного объекта. С помощью этого метода невозможно получить полное изображение на 360 градусов, поскольку непосредственно за объективом всегда остается мертвый угол.
Камеры с обзором на 360 градусов с двумя объективами, вероятно, являются наиболее распространенным типом, поскольку они могут обеспечить полный угол обзора в 360 градусов, когда два объектива обращены друг к другу. Камера снимает фотографии и видео под углом чуть более 180 градусов, например 220 градусов. Затем они преобразуются в объект на 360 градусов с помощью программного обеспечения. Проблемы часто вызваны ошибками строчки , которые могут произойти в любой момент времени. Это значит, что неправильное сочетание изображений может привести к нечистому краю среза, который будет сложно или невозможно удалить.
В зависимости от применения производители используют более двух объективов камеры для создания изображений. Одними из первых камер были многоголовочная камера Sony Fourthview [2] и метательная камера Panono . Имеет 36 камер, которые срабатывают одновременно в самой высокой точке, если камеру подбросить в воздух. Чем больше объективов установлено в камере, тем сложнее программному обеспечению объединять отдельные изображения, однако при хорошем сшивании возможных проблем со сшивкой меньше.
Крепления для камер в основном используются для крепления шести обычных камер Actioncams. GoPro выпустила одну из первых камер. Они доступны в разных версиях и позволяют подключать несколько одиночных камер. [3] Камеры размещены в этом кубе и записывают окрестности во всех направлениях.
Если в сеть объединены несколько «обычных» камер, говорят о мозаичных камерах. Каждая из этих камер записывает небольшой участок окружающей среды. Затем отдельные изображения соединяются 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 камер требуется.
К автомобилям с всенаправленной камерой относятся Nissan Qashqai , Volvo S90 , Range Rover , Peugeot 3008 и Kia Stinger . [4]
Традиционные подходы к панорамной фотографии в основном заключаются в сшивании отдельных снимков в единое непрерывное изображение. Однако сшивание изображений требует больших вычислительных ресурсов (например, с использованием итерационного алгоритма RANSAC , обычно используемого для решения проблемы соответствия ), и в зависимости от качества и последовательности используемых снимков полученное изображение может содержать ряд недостатков, которые ухудшать качество получаемого изображения. Напротив, всенаправленную камеру можно использовать для создания панорамных изображений в реальном времени без необходимости последующей обработки, и она обычно дает продукцию гораздо более высокого качества.
В 2015 году Facebook начал внедрять всенаправленные видео , где пользователь может просматривать видео под любым произвольным углом камеры в радиусе 360 градусов и с ограниченными углами наклона вверх и вниз.
В робототехнике всенаправленные камеры часто используются для визуальной одометрии и для визуального решения задач одновременной локализации и картографии (SLAM). [5] [6] [7] [8] Благодаря способности захватывать обзор на 360 градусов можно получить лучшие результаты для оптического потока , а также выбора и сопоставления функций.
Камеры 360° стали чрезвычайно популярны в сфере недвижимости. Поскольку все больше и больше домов приобретается незаметно, [9] технология 360-градусной камеры дала возможность потенциальным покупателям жилья осмотреть дом без необходимости присутствовать там лично. На рынке есть даже 360-градусные камеры, которые были созданы с упором на недвижимость. [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 в одном изображении.
Существует несколько реализаций всенаправленных (360 градусов) камер, в том числе две противоположные конфигурации объективов типа «рыбий глаз» и камеры с более чем 30 отдельными объективами.
Были компании-однодневки, которые создали прототипы и собрали «спонсоров» на Kickstarter, но так и не доставили их конечным пользователям. [13]
К числу более авторитетных производителей 360-градусных камер, которые в настоящее время активно производят и поддерживают оборудование по состоянию на март 2020 года, относятся:
Частые новые модели и улучшения качества потребительских 360-градусных камер стирают грань между профессиональным и потребительским рынком. [24] [25]