Stitching

Stitching (englisch stitch „nähen“, „heften“) bezeichnet in der Fotografie das Erstellen einer großen Fotografie aus verschiedenen kleineren Einzelaufnahmen. Stitching wird vorwiegend für Aufnahmen genutzt, welche aufgrund der Dimensionen nicht auf einer Aufnahme erfasst werden können. Dazu werden Einzelaufnahmen von Ausschnitten zu einem größeren Bild zusammengesetzt. Anwendungsbeispiele sind Panoramabild (zum Beispiel von Landschaften) oder Gesamtansichten großer Objekte (zum Beispiel Architekturaufnahmen). Die Technik eignet sich auch dazu, ein Objekt in Einzelteilen zu fotografieren, um daraus ein hochauflösendes Bild zu erhalten. Auf diese Weise kann die beschränkte Bildauflösung einer Kamera durch nachträgliches Verarbeiten im Computer erweitert werden, um großformatige Aufnahmen herzustellen.

Panoramabild von Marburg. Zusammengesetzt aus 175 Einzelaufnahmen.

Stitchingprozess, vereinfachtes Schema

Projektionsverfahren

Fotografie ist eine zweidimensionale Abbildung der dreidimensionalen Umwelt. Die Reduktion von drei auf zwei Dimensionen erfolgt beim Fotografieren. Stitching erfordert zum einen, dass alle Teilbilder mit der gleichen Reduktion erfolgt sind (das heißt vom gleichen Aufnahmestandpunkt), zum anderen ist es nicht möglich, diese Reduktion zu verändern (d. h. man kann nicht den Aufnahmestandpunkt oder den Fluchtpunkt nachträglich ändern). Geändert werden kann die Art der Abbildung vom 2D (Deklination, Rektaszension) auf das kartesische Koordinatensystem von Monitor oder Papier (x,y).

Stitching verläuft in zwei Schritten. Zum einen die Umrechnung der Ausgangsbilder in das gleiche kartesische Koordinatensystem und zum anderen das Zusammensetzen der Teilbilder (mit einer meist notwendigen Belichtungskorrektur).

Absichtlich falsch eingestellter Belichtungsausgleich macht die Teilbilder sichtbar

Für die Umrechnung der 2D-Abbildung in ein kartesisches Koordinatensystem gibt es mehrere Möglichkeiten mit unterschiedlichen Stärken und Schwächen:

• Längenlinear (Rechteck): Beide Achsen werden längenlinear abgebildet.
• Polar winkellinear (?): …
• Kartesisch winkellinear plus längenlinear (Zylinder): Eine Achse wird längenlinear abgebildet, die dazu orthogonale Achse wird winkellinear abgebildet. Die längenlineare Achse liegt zwar meist vertikal, kann aber auch horizontal oder schräg liegen.
• Kartesisch winkellinear (Kugel, Sphäre): beide Achsen werden winkellinear abgebildet. Art der Abbildung hängt hier aber genauso wie bei der Zylinderprojektion von der Lage der Bezugsachsen ab.
• Projektion auf die Seiten eines Würfels. Es handelt sich hierbei um sechs längenlineare Projektionen.

Bei diesen Projektionen wird aber nicht die Art der 3D-2D-Reduktion verändert, d. h.

• keine Veränderung von Verdeckungen
• keine Veränderungen von Größenverhältnissen zwischen Objekten unterschiedlicher Entfernungen
• keine Veränderung der Lage unterschiedlicher Objekte
• keine Veränderung des Fluchtpunktes.

Bei stark entzerrten Projektionen führt das zu ungewohnten Bildern.

Darstellungsverfahren

Neben der direkten Darstellung des Bildes gibt es (vor allem bei 360°-Projektionen) die Möglichkeit, die Darstellung bei der Darstellung statisch oder interaktiv umzurechnen. Bei der statischen Darstellung kommt es immer zu Verzerrungen des ursprünglich sphärischen Bildes bei der Umwandlung in ein planes Bild.

Kubische Darstellung

kubische Darstellung

In der kubischen Darstellung wird das Bild auf die Innenseiten eines Würfels projiziert. Damit ist auch in dieser Darstellung eine Abbildung ohne horizontale und vertikale Limitierung möglich. Die Kanten werden allerdings beim Aneinanderreihen der Bilder stark verzerrt, wodurch sichtbare Nähte entstehen.

Bei der interaktiven Darstellung wird vor allem eine QTVR-Technik ausgenutzt. Dabei werden alle Bilder zu einem einzigen Bild zusammengerechnet und der Betrachter kann den Blickwinkel selber wählen und damit den betonten und verzerrten Raum selber wählen.

Sphärische Darstellung

sphärische Darstellung

Bei der sphärischen Darstellung wird das Bild auf die Innenseite einer Kugel projiziert, wodurch der Raum zusätzlich zu der zylindrischen Projektion auch in der vertikalen aufgedehnt wird. Diese Projektion wird auch Equirectangular-Format genannt. Durch die Wölbung auch in der vertikalen Ebene wird das Objekt in der Mitte des Bildes noch stärker betont.

Zylindrische Darstellung oder Projektion

Das Panoramabild wird gewölbt und das abgebildete Objekt wird realistisch dargestellt. Der obere und untere Bildrand wird tonnenförmig verzeichnet. Die zylindrische Umrechnung eignet sich vor allem für Motive in der Bildmitte.

Stitchingfehler

Bewusst fehlerhaftes Stitching

• Bei Nichteinhaltung des Nodalpunktes kommt es zu einer fehlerhaften Zusammensetzung der Bilder. (Im nebenstehenden Bild befand sich in der Mitte des Platzes eine Kirche, um die herum die Bilder gemacht wurden.)
• In bewegten Szenen werden sich verändernde Objekte in den Einzelbildern zu verschiedenen Zeiten aufgenommen, diese Objekte erscheinen dann teilweise transparent im Bild (Ghosting) oder mehrfach (sogenannte Klone). (Im nebenstehenden Bild sind einige Passanten teilweise transparent.)
• Belichtungsunterschiede können durch unterschiedliche Kameraeinstellungen aber auch durch Veränderungen in der natürlichen Beleuchtung entstehen und führen zu unschönen Streifen in den Bildern wenn diese Unterschiede nicht durch die Software ausgeglichen werden.
• Auch Änderungen des Weißabgleiches zwischen den Einzelaufnahmen führen zu Ungleichmäßigkeiten in den Bildern.

Software

Im Internet gibt es eine große Anzahl kostenloser Stitch-Software. Ebenfalls ist im Lieferumfang von Digitalen Fotoapparaten oft eine entsprechende Software enthalten. Der Leistungsumfang und Leistungsfähigkeit von Stitching-Software ist sehr unterschiedlich. Der Funktionsumfang umfasst folgende Funktionen (nicht abschließend):

• Unterstützung von Dateiformaten (Import/Export)
• Umrechnungsverfahren
• Belichtungskorrekturen
• Korrekturverfahren
• Benutzerinterface und Anwendungunterstützung
• Assistentenfunktion

Ferner bieten herkömmliche Bildbearbeitungsprogramme, wie Photoshop (ab Version CS3), auch Stitchingfunktionen.

Stitch-Software (Auswahl)

• Adobe Photoshop
• Panorama Tools (kostenlos)
• Hugin (Software) (freie Software, für Windows, Linux, Mac OS X)
• autostitch (kostenlos, aber mit Pflicht zur Nennung des Programmes bei Veröffentlichung)
• Microsoft Research ICE Image Composite Editor v1.4.3 (7. April 2011), kostenlos, offenbar vom selben Autor wie Autostitch, als 32- und 64-bit-Version
• kolor autopano giga (Shareware)

Siehe auch

• Panoramafotografie
• Kartennetzentwurf – Details zur Problematik der Projektion von originär gekrümmten Abbildungen auf eine Ebene
• Bildbearbeitung
• QuickTime VR
• Gigapan

Weblinks

 Commons: Stitching – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien