Verschiebung und Zoomfaktor bestimmen

Hallo,

ich bräuchte mal Rat mit welcher (möglichst kostenlosen) Software man folgendes Problem lösen kann:
Gegeben sind zwei Bilder, Bild1 und Bild2. Der Bildinhalt kann irgendwas sein. Es können Sterne sein, oder was anderes.
Bild1 wurde mit einem 50mm Objektiv aufgenommen und Bild2 mit einem 200mm Objektiv. Bild2 enthält einen Ausschnitt aus Bild1, aber dieser Ausschnitt muss nicht unbedingt genau in der Mitte von Bild1 liegen.
Gesucht sind die Koordinaten der Eckpunkte des Ausschnitts in Bild1.
Oder mit anderen Worten: Die Verschiebung und der Zoomfaktor.
Der Einfachheit halber gehen wir mal davon aus, dass keine Verdrehung und Verzeichnung vorliegt.

Gruß
Michael

Hallo Marcus,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: nuazo</i>
ich kenne jetzt keine fertige Software dafür, aber so was müsste man relativ leicht programmieren können. Hättest du zwei Beispielbilder?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Die Bilder sind PNG mit der Auflösung 5472x3648. Also zu groß um es hier hochzuladen. Ich kann dir aber gerne ein Bild per email schicken. Das zweite Bild kann man sich problemlos mit IrfanView machen, indem man einen Auschnitt auswählt und dann wieder auf das ursprüngliche Format hochvergrößert.
Mit welcher Programmiersprache würdest du das machen?

Wozu ich das brauche:
Ich möchte eine tiefe Zoom-Fahrt über mehrere Bilder machen, die mit unterschiedlichen Brennweiten aufgenommen wurden. Also mit einem Weitwinkel-Bild anfangen, und dann hineinzoomen und wenn ungefähr ein Zoomfaktor 3 erreicht ist dann wird in das nächste Bild übergeblendet. Damit der Übergang nicht sichtbar ist, muss man den Zoomfaktor und die Verschiebung vorher genau kennen.
Das Video wird dann mit FFmpeg erzeugt.

Gruß
Michael

Hallo Günter,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: gscholz</i>
das geht mit Fitswork:
Lade beide Bilder, markiere das grosse, dann abwechselnd 2 identische Sterne in beiden Bildern markieren.
Wenn du dann '-&gt;Bilder kombinieren-&gt;Bilder addieren (mit Verschiebung)' machst, siehst du im grossen Bild das kleine Bild liegen. Die Koordinaten der Ecken des kleinen Bilds kannst du dann mit dem Cursor rauslesen (den kannst du punktgenau mit den Cursorsteuertasten auf die Ecken positionieren).
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Mit Fitswork kenne ich mich noch nicht aus. Mit Cursor rauslesen hört sich nicht so genau an. Besteht vielleicht die Möglichkeit die Verschiebung und den Zoomfaktor angezeigt zu bekommen?
Das wird aber vermutlich nur funktionieren, wenn es in den Bildern Punkte gibt die man genau markieren kann, oder? Eigentlich suche ich eine Lösung die auch bei Bildern funktioniert die keine Sterne enthalten.

Gruß
Michael

Hallo Marcus,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: nuazo</i>
ich hab's einfach mal mit einem Testbild von mir probiert:

Habe das Programm unter Linux in Python geschrieben und könnte es eventuell auch für Windows kompilieren.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Wow, das ging ja schnell. Sieht gut aus. Läuft das über Kreuzkorrelation?
Also optimal wäre es wenn die Ausgabe besteht aus:
-- Koordinaten der Mitte des Ausschnitts
-- Zoomfaktor ( = Bildbreite1 / Bildbreite2)
-- Drehwinkel
Und ja, ich würde es für Windows brauchen.

Gruß
Michael

Hi Marcus,

mit deinen Bildern läuft es problemlos, aber mit meinen Beispielbildern findet es leider nicht das richtige Ergebnis.
Das korrekte Ergebnis ist: Zoom=3.00 Mittelpunkt=2736,1824 (also genau mittig), Verdrehung=0. Ich versuche die Bilder hochzuladen.

Gruß
Michael

P.S. Ich hatte es zunächst mit JPG Bildern getestet die sehr groß waren, über 10MB. Das ging nicht. Die gleichen Bilder mit stärkerer Komprimierung (2.5MB): geht! Die gleichen Bilder als PNG: geht auch!

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: nuazo</i>
<br />Hey Michael,

funktioniert es generell nicht (crop wird nicht gefunden) oder kommen einfach nur falsche Ergebnisse heraus?

Grüße,
Marcus
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Es kommen nur falsche Ergebnisse raus. Ich reiche die Bilder gleich nach, dann kannst du es ausprobieren.

Gruß
Michael

Bild1: http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/baum0vbhs9m8xf.jpg
Bild2: http://img5.fotos-hochladen.net/uploads/baum3x0gkdsiyfo8.jpg
Wie gesagt, wenn du die Bilder stärker komprimierst oder in PNG umwandelst, dann geht es.

Hi Marcus,

könntest du das Programm noch so erweitern dass die Ergebnisse in eine Datei geschrieben werden? Am besten so dass falls die Datei schon existiert, dass dann am Ende die neuen Ergebnisse hinzugefügt werden. Dann könnte man das Programm gleich mehrfach mit unterschiedlichen Bildern aufrufen und hat hinterher alle Ergebnisse in einer Datei.

Leerzeile
Dateiname1, Dateiname2
Koordinaten des Zentrums
Zoomfaktor
Drehwinkel

Wirft das Programm vielleicht auch noch sowas wie den Korrelationsgrad aus, also ein Maß dafür wie zuverlässig die Ergebnisse sind?

Gruß
Michael

Hi Marcus,

ich habe die neue Version getestet, aber sie macht noch Probleme. Ich habe jetzt das gleiche Bild1 verwendet, und als Bild2 einen Ausschnitt mit Zoomfaktor 3.2, Drehwinkel 0, Mitte bei 3855,1370, linke obere Ecke bei 3000,800.
Hier das Ergebnis:
&lt;ORB 004C78A0&gt;
22.0
23.0
25.0
30.0
35.0
37.0
41.0
42.0
43.0
44.0
B0000.png B0001.png
middlepoint: [ 3862. 1369.50036621]
zoom: 3.05896429401
angle: 0.676401646627
corners:
[ 2994.90942383 789.67468262] oben links
[ 3007.94555664 1925.88305664] unten links
[ 4718.4375 1942.09606934] unten rechts
[ 4783.62548828 768.55712891] oben rechts

Die Mitte wird ganz gut gefunden, aber der Zoomfaktor ist falsch.
Es fällt auf, dass die vier Punkte kein exaktes Rechteck ergeben.
Die obere Kante hat die Länge 1788.84 und die untere Kante 1710.58
Offensichtlich versucht der Algorithmus, den Bereich zu verzerren.

Würde der Algorithmus vielleicht zuverlässiger arbeiten, wenn man ihm noch ein paar Randbedingungen gibt?
-- Die Verdrehung soll Null sein und nicht gesucht werden.
-- Der gesuchte Bereich soll rechteckig sein und das gleiche Höhen/Seiten Verhältnis haben wie die beiden Bilder.
-- Der Zoomfaktor ist vorab bekannt mit +-10% Toleranz. Ich weiss ja mit welchen Objektiven ich die Bilder gemacht habe. Eine Toleranz muss sein weil auch Zoom-Objektive dabei sind, wo man die Brennweite nicht so genau kennt.

Gruß
Michael

Hi Marcus,

inzwischen habe ich das Batchfile für FFmpeg soweit fertig dass es läuft. Man muss einfach die entsprechenden Daten eintragen und es durchlaufen lassen. Zum Schluss kommt das fertige MP4 Video raus. Wenn man mehr als 3 Bilder hat, kann man das Batchfile sinngemäß erweitern. Die Dateinamen der Eingangs-Bilder müssen sein: B0000.png, B0001.png, B0002.png u.s.w. Es macht nichts, wenn weniger Bilder vorhanden sind als im Batchfile drinstehen. FFmpeg hört einfach auf wenn kein Bild mehr gefunden wird.

Es hat sich herausgestellt dass es günstiger ist nicht die Koordinaten des Ausschnitt-Zentrums anzugeben, sondern die Koordinaten der linken oberen Ecke.

Gruß
Michael

:: IMAGE 1
set "D1=250"     : number of frames for this image
set "Z1=3.2"     : zoom factor from this image to next image
set "X1=3000"    : coordinates of top left corner of next image in this image
set "Y1=800"     : coordinates of top left corner of next image in this image
set "E1=eq(in,1)*%D1%"                              : don't modify this line
set "F1=eq(in,1)*(zoom*%Z1%^(1/%D1%))"              : don't modify this line
set "G1=eq(in,1)*(zoom-1)/zoom*%X1%*%Z1%/(%Z1%-1)"  : don't modify this line
set "H1=eq(in,1)*(zoom-1)/zoom*%Y1%*%Z1%/(%Z1%-1)"  : don't modify this line


:: IMAGE 2
set "D2=250"     : number of frames for this image
set "Z2=3.2"     : zoom factor from this image to next image
set "X2=3000"    : coordinates of top left corner of next image in this image
set "Y2=800"     : coordinates of top left corner of next image in this image
set "E2=eq(in,2)*%D2%"                              : don't modify this line
set "F2=eq(in,2)*(zoom*%Z2%^(1/%D2%))"              : don't modify this line
set "G2=eq(in,2)*(zoom-1)/zoom*%X2%*%Z2%/(%Z2%-1)"  : don't modify this line
set "H2=eq(in,2)*(zoom-1)/zoom*%Y2%*%Z2%/(%Z2%-1)"  : don't modify this line


:: IMAGE 3
set "D3=250"     : number of frames for this image
set "Z3=3.2"     : zoom factor from this image to next image
set "X3=3000"    : coordinates of top left corner of next image in this image
set "Y3=800"     : coordinates of top left corner of next image in this image
set "E3=eq(in,3)*%D3%"                              : don't modify this line
set "F3=eq(in,3)*zoom*%Z3%^(1/%D3%)"                : don't modify this line
set "G3=eq(in,3)*(zoom-1)/zoom*%X3%*%Z3%/(%Z3%-1)"  : don't modify this line
set "H3=eq(in,3)*(zoom-1)/zoom*%Y3%*%Z3%/(%Z3%-1)"  : don't modify this line


c:/Programme/ffmpeg/bin/ffmpeg -i B%%4d.png ^
-vf "zoompan=z='%F1%+%F2%+%F3%':d='%E1%+%E2%+%E3%':x='%G1%+%G2%+%G3%':y='%H1%+%H2%+%H3%'" ^
-c:v mpeg4 -s 1800x1200 -b:v 5M -q:v 2 test.mp4


pause            : wait for keypress

P.S. Für Linux im FFmpeg-Programmaufruf das doppelte %% durch ein einfaches % ersetzen.

hallo,

wie Günter weiter oben bereits geschrieben hat, kann man mit Fitswork die Verschiebung und den Zoomfaktor bestimmen. Allerdings ist das ziemlich viel Handarbeit. Das geht so:

Beide Bilder in Fitswork laden, in beiden Bildern jeweils zwei gleiche Sterne markieren die möglichst in gegenüberliegenden Ecken des Bildes liegen sollen.
Wenn man beim Markieren mit der linken Maustaste die "L" Taste gedrückt hält, wird die Markierung exakt auf den Stern zentriert. Die Koordinaten werden rechts oben bei "Locked PSF" angezeigt.
Dann "Bilder addieren (mit Verschiebung)", und anschliessend die Koordinaten der Eckpunkte des Ausschnitts mit dem Cursor auslesen.
Ein Problem kann dabei sein, dass man die Eckpunkte nicht gut sehen kann, weil sie schwarz sind.

Alternativ kan man auch direkt aus den Stern-Koordinaten die Verschiebung und den Zoomfaktor berechnen. Mit Fitswork werden die Koordinaten der Sterne ermittelt und aufgeschrieben.
Im Bild das den kleineren Ausschnitt zeigt (grössere Brennweite):

Stern1 x1,y1  Stern2 x2,y2

Im Bild das den grösseren Ausschnitt zeigt (kleinere Brennweite):

Stern1 u1,v1  Stern2 u2,v2

Der Zoomfaktor wird so berechnet:

zoom_x = (x1-x2) / (u1-u2)  und  zoom_y = (y1-y2) / (v1-v2)

Theoretisch sollten beide Werte gleich sein. Falls sie sich um mehr als 1% unterscheiden, dann stimmt irgendwas nicht.
Wir verwenden den Mittelwert:

zoom = (zoom_x + zoom_y) / 2

Nun kann man die Verschiebung bestimmen, also die Koordinaten der linken oberen Ecke des Ausschnitts:

x_1 = u1-x1/zoom   und   x_2 = u2-x2/zoom 
y_1 = v1-y1/zoom   und   y_2 = v2-y2/zoom

Theoretisch sollte x_1=x_2 und y_1=y_2 sein. Bei Abweichungen von mehr als einigen Pixeln stimmt irgendwas nicht.

Man verwendet sinnvollerweise die Mittelwerte:

x = (x_1+x_2)/2
y = (y_1+y_2)/2

Diese Werte für zoom, x und y werden für jedes Bild-Paar in das Batchfile eingetragen, das ich weiter oben bereits gepostet habe.
Und dann sollte das fertige MP4 Video herauskommen.

Der Teufel steckt allerdings im Detail, und im Moment schlage ich mich noch mit der Korrektur der unterschiedlichen Hintergrund-Helligkeit und Verzeichnung herum.

Gruß
Michael