Makrofotografering og fokus-stacking.

Jøss! Nå er det snart tre kvartaler siden siste oppdatering her - da er det vel på tide med et litt blogging. Ved Nordnorsk Fartøyvernsenter har jeg hatt fotogrammetri som en del av min daglige arbeidsflyt ei god stund nå, og har etterhvert skaffet meg endel erfaring med dokumentasjonsmetoden. Noen av 3D-modellene kan du se her: https://sketchfab.com/gunnar/models

Jeg har etterhvert knyttet kontakt med andre som anvender metoden, og det er kjekt å kunne ha noen å spørre når man står fast. Spesielt er det arkeologer som bruker verktøyet, og de har gjerne bittesmå gjenstander de skal dokumentere. De må da ty til makrofotografering, hvilket er en ordentlig tolmodighetsprøve. Utfordringa med makrofotografering er at dybdeskarpheten i bildene blir minimal med et fokusplan på bare noen millimeter - selv ved de minste blenderåpningene. Nå er ikke dette den typen objekter jeg jobber mest med, men en "sparringspartner" i arkeologverdenen luftet problemstillinga.

Jeg hadde her lyst å teste "fokus-stakking" kombinert med fotogrammetri, med følgende arbeidsflyt. Her har jeg brukt følgende programvare: Adobe Photoshop CC, Adobe Lightroom CC og Agisoft Photoscan. Innlegget er å anse som en notis for egen del i tilfelle jeg skulle komme til å ha behov for fokus-stacking. - Kanskje jeg engang må dokumentere en "merkelig skrue"... ;)

Oppsettet under testen var et Nikon D5300 med ei Tokina 100mm f2.8 pro macrolinse. Nikon SB-800 blits, ringdiffusor og trådløs fjernutløser. For litt ekstra utfordring valgte jeg et stykke pusset støpejern hvilket gir en del ulike refleksjoner etter hvordan man snur på det - jeg ville teste om ringdiffusoren fikk bukt med disse ift Photoscan. Ei kraftig ledlampe hjelper til med fokuslys slik at man kan fokusere i "live-view" på kameraet underveis. Området som ble fotografert var omlag 2x3 cm.

Jeg fotograferer som regel i RAW-format. Når bildene er importert til "Lightroom" og jeg fortsatt har mappevisninga åpen i "Library"-modulen, markerer jeg alle bildene og kjører "Auto Tone" for å jevne ut eksponeringene på disse - om dette er fornuftig eller ei ift fotogrammetri vet jeg ikke, men jeg synes det gir finere teksturer i Photoscan. Ellers kjører jeg "Lens correction" med aktuell profil og fjerner" chromatic abberation" og vignettering i "Develop"-modulen. "Distortion" skrur jeg imidlertid ned på null slik at den ikke korrigeres. - Her er jeg i ferd med å åpne en "bildeposisjon" i Photoshop. Marker bildene - høyreklikk på ett av dem - velg "Edit in" > "Edit in Adobe Photoshop,,,"

Når bildene er åpnet i Photoshop velger man: "Fil" > "Automatiser" > "Photomerge..."

Etter å ha klikket Photomerge i forrige bilde kommer denne dialogboksen opp. Her velger man "Automatisk", fjerner evt markeringer i boksene under "Kildefiler", klikker "Legg til åpne filer" og "OK".

Når Photoshop er ferdig med å utføre forrige steg, markerer en alle lagene i "Lag"-boksen nede til høyre på bildet.

Med alle lagene markert, går en til menyen "Rediger" > "Bland lag automatisk"

Etter å ha valgt "Bland lag automatisk" dukker denne boksen opp. Velg "Stakk bilder" og fjern evt. markeringer i boksene under. Klikk deretter "OK".

Når Photoshop er ferdig, velger man "Fil" > "Lagre som..." og velger plassering og -.jpg eller det filformatet man ønsker. Så er det bare å lukke alt i Photoshop og gå til neste bildeposisjon (eller hva man nå skal kalle det) i Lightroom.

Denne makrolinsa tenderer å "zoome" litt når jeg flytter fokus, - det blir derfor litt forstyrrelser ut mot kantene som følge av Fokus-stakkinga. Dette bør ikke croppes bort før bildet importeres til Photoscan - da tuller vi med info som programmet trenger. Masker det heller bort i Photoscan - se neste bilde.

Her har jeg maskert bort skavankene fra Fokus-stakkinga i Agisoft photoscan.

Som man ser på modellen nedenfor, ble ikke overflata helt god. Flatene i støpejernsbiten reflekterer lyset veldig forskjellig mellom kameraposisjonene. Som nevnt ovenfor var en del av testen å bruke ringdiffusor i et forsøk på å jevne ut disse refleksjonene. For å få bukt med disse tror jeg nesten man må ty til krysspolarisering - altså gi lyset fra blitzen en polaritet, og lyset som kommer inn i linsa en annen. - Det blir neste eksperiment - hvis jeg nå bare visste hvor jeg kan få tak i polariserende folie eller glass uten å ødelegge en lcd-skjerm. 



For å se modellen av støpejernsbiten med teksturer klikker du på linken Testing macro photogrammetry for å åpne den på Sketchfab-sida, deretter klikker du på det midterste ikonet nede til høyre (Rendering options), og velger "Shadeless".


Modellen hadde nok fått ei finere overflate om jeg hadde variert vinkelen inn mot objektet mere, og økt antallet bildeposisjoner.

Det er mulig flata hadde blitt finfin med flere bildeposisjoner fra andre vinkler. Her ble det brukt bare 15 bilder med samme høyde og vinkel inn mot objektet, i Agisoft Photoscan. En gjenstand med mindre refleksjoner og bedre (kanskje mindre repetitive) teksturer - f.eks keramikk eller en rusten skrue, ville kanskje fungert med kombinasjonen ringblitz/fokus-stakking. Jeg er allikevel litt tvilende til kombinasjonen fokus-stacking/fotogrammetri ettersom fokuseringa med linsa jeg har brukt endrer brennvidden bittelitt, hvilket ikke er helt heldig når "Photoscan" skal tolke forvrengninga i bildematerialet.

Jeg har her vært innom ei av de store utfordringene når det gjelder fotogrammetri; nemlig gjenskinn/refleksjoner. Disse endrer seg alltid når man flytter kameraet - jeg hadde håpet dette skulle "nøytraliseres" ved å bruke ringdiffusoren, men klarer ikke helt å bestemme meg ang. effekten. En ting er iallefall sikkert - ringdiffusoren fyller inn skygger mye mer effektivt enn alternativene. 

Programvaren er avhengig av å kunne gjenkjenne detaljer fra bilde til bilde, - når flater med detaljer  plutselig reflekterer lys, ser de annerledes ut, og programvarens tolkning av disse blir usikker. Da redusereres presisjonen. Dette kan i mange tilfeller omgås ved å ta tilstrekkelig mange bilder - desto flere bilder som viser den samme detaljen fra forskjellige vinkler, - desto mere sikker blir Photoscan på dens tredimensjonale plassering.

Jeg har stor tro på at kommende forsøk med kraftigere ringblitz og krysspolarisering skal få bukt med refleksjonene, - det vil etter mitt skjønn, i såfall utvide bruksområdene for fotogrammetri betraktelig.