计算摄像学专题第七讲
2024年摄像培训课件(多场景)
摄像培训课件(多场景)摄像培训课件一、引言随着科技的发展，摄像已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
无论是记录生活点滴，还是进行专业影视制作，摄像都扮演着重要的角色。
为了帮助大家更好地掌握摄像技巧，我们精心制作了这套摄像培训课件，旨在提升大家的摄像技能，让每个人都能成为优秀的摄影师。
二、摄像器材的选择与使用1.摄像器材的分类摄像器材主要分为数码摄像机、单反相机、方式等。
数码摄像机具有较好的画质和稳定性，适合专业拍摄；单反相机则具有较强的可拓展性，适合有一定摄影基础的用户；方式则更加便携，适合日常生活中的拍摄。
2.摄像器材的选择选择摄像器材时，需要根据自己的需求、预算和摄影水平进行综合考虑。
初学者可以选择入门级的数码摄像机或单反相机，有一定摄影基础的用户可以考虑购买中高端的产品。
还需要关注摄像器材的画质、稳定性、续航能力等因素。
3.摄像器材的使用（1）正确持机：在拍摄过程中，保持摄像器材的稳定至关重要。
正确的持机方法可以减少画面抖动，提高画面质量。
（2）调整参数：了解并熟练掌握摄像器材的各项参数，如光圈、快门、感光度等，可以根据拍摄场景和需求进行调整，以达到理想的拍摄效果。
（3）镜头运用：合理运用各种镜头，如广角、长焦、微距等，可以丰富画面表现力，提高作品的艺术性。
三、摄像技巧与构图1.光线运用光线是摄影的灵魂。
掌握光线的运用，可以更好地表现画面主题，增强作品的艺术效果。
在拍摄过程中，要注意光线的方向、强度和色温，善于利用自然光和人造光。
2.构图原则（1）简洁：尽量保持画面的简洁，避免杂乱无章的元素分散观众注意力。
（2）平衡：画面中的元素要达到视觉平衡，避免头重脚轻或左轻右重。
（3）层次：通过前景、中景、远景的搭配，增加画面的层次感。
（4）引导线：利用画面中的线条引导观众视线，突出主题。
3.拍摄角度与视角拍摄角度和视角的选择，可以影响画面的氛围和表现力。
常见的拍摄角度有平视、俯视、仰视等。
在实际拍摄中，要根据主题和场景灵活选择。
计算摄像学
计算摄像学
摄像学是一门研究如何通过拍摄、记录和处理图像来解决实际问题的学科。
它包括计算机视觉技术、图像处理、计算机图像处理、图像传感器技术、模式识别和其他影像技术等。
摄像学是一个复杂的领域，其中包括多种技术，比如数字图像处理、光学及物理原理等。
摄像学的主要应用包括图像获取、自动识别、图像处理、智能视觉系统和机器视觉等。
它可以用来解决实际问题，如汽车自动停车、机器人导航、物体检测和识别、虚拟现实等。
摄像学可以更有效地应用于社会和工业领域，如环境监测、安全监管、医疗影像处理和机器人自主控制等。
摄像学的关键技术是照相和图像处理。
照相技术包括摄影术、摄像术、光学技术和摄像机控制等。
它们可以使图像处理的成果更加准确和更有效。
图像处理是摄像学的核心技术，它涉及数字图像处理、模式识别和虚拟现实等技术。
这些技术可以实现图像分析、模式识别和自动控制等功能。
- 1 -。
摄像基础ppt课件
制作方法
使用内置效果、自定义效果、结合 其他软件制作等
应用举例
电影片头、广告宣传片、MV等中的 特效应用
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输出格式选择和发布渠道建议
输出格式
常用视频格式如MP4、AVI、 MOV等，以及不同分辨率和编
码设置
发布渠道
社交媒体、视频网站、电视台等 不同平台的发布要求和规范
宣传推广
利用社交媒体和线下活动等方式 进行作品推广和宣传
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运动镜头在叙事和表意中作用
2024/1/25
叙事作用
运动镜头可以连续地展示时间和空间的变化，从而推动故事情节的发展。通过运 动镜头的运用，可以交代故事发生的时间、地点、人物以及事件的发展过程。
表意作用
运动镜头可以通过不同的运动方式和节奏来表现不同的情感和氛围。例如，快速 的推镜头可以表现紧张、激动的情绪；缓慢的拉镜头则可以表现宁静、深远的意 境。
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摄像定义及发展历程
2024/1/25
摄像定义
使用摄像机记录影像的过程，涉 及光学、电子学、计算机科学等 多个领域。
发展历程
从早期的胶片摄影机到现代的数 字摄像机，经历了模拟信号到数 字信号的转变，摄像技术不断革 新发展。
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摄像机类型与特点
摄像机类型
根据使用场合和拍摄需求，摄像机可 分为家用摄像机、专业摄像机、广播 级摄像机等。
符合剧情需要
根据故事内容和情节发展要求，合理安排场景调度。
突出主题
通过场景调度突出故事主题和人物形象特点。
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场景调度原则和方法探讨
2024/1/25
• 视觉美感：注重画面构图和色彩搭配，营造视觉 美感。
摄影摄像课程ppt课件
2024/1/25
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图像调整与优化方法
亮度与对比度调整
掌握亮度和对比度的调整方法，改善图像明 暗效果。
锐化与模糊处理
了解锐化和模糊处理的原理，应用于改善图 像清晰度或营造特定氛围。
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色相与饱和度调整
学习调整色相和饱和度，改变图像整体色调 。
构图技巧
运用三分法构图，将村庄置于画面三分之一处，天空与地面形成对比 。
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优秀摄影作品欣赏与解析
光线运用
巧妙利用晨曦的柔和光线，营造出温暖、宁静的氛围 。
作品二
《夜幕下的都市》
创作背景
夜晚，城市灯火辉煌，摄影师记录下都市的繁华与喧 嚣。
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优秀摄影作品欣赏与解析
随着科技的不断进步，未来的摄影摄 像技术将更加智能化、自动化，同时 也会出现更多新的创作手法和表现形 式。
摄像发展历程
从早期的电影摄像机、电视摄像机到 后来的数码摄像机，摄像技术不断进 步，使得动态影像的记录更加清晰、 流畅。
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摄影摄像的基本要素
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
光线
02
03
镜头分类与特点
了解不同镜头的焦距、视 角、景深等特性，及其在 拍摄中的应用。
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镜头语言
学习如何通过镜头表达思 想、情感和故事，包括镜 头运动、角度、构图等。
镜头运用技巧
掌握推、拉、摇、移、跟 等镜头运动方式，以及特 写、中景、全景等景别的 运用。
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2024版摄像培训课件
摄像培训课件•摄像基础知识•拍摄技巧与实战•后期制作与剪辑技巧•摄像艺术鉴赏与创作目•行业应用与发展趋势•总结回顾与展望未来录摄像基础知识01高清晰度、高灵敏度、丰富的操作功能，适用于专业影视制作。
专业摄像机消费级摄像机手机摄像操作简单、便携，适合家庭、旅游、会议等日常拍摄。
随着手机摄像技术的提升，手机拍摄已成为一种普及的摄像方式。
030201摄像机的类型与选择镜头语言与构图技巧镜头语言推、拉、摇、移、跟等镜头运动方式，以及远景、全景、中景、近景、特写等景别变化。
构图技巧运用黄金分割、对称、对角线等构图原则，创造具有美感的画面。
自然光、人工光及其特点与应用场景。
光线类型顺光、侧光、逆光等光线方向对画面效果的影响。
光线方向色彩的三要素（色相、饱和度、明度），以及色彩对比、调和等手法在摄像中的运用。
色彩运用光线与色彩运用三脚架滑轨/摇臂外置麦克风灯光设备摄像辅助设备介绍01020304稳定摄像机，避免抖动，保证画面清晰。
实现摄像机的移动拍摄，增加画面动感和视觉冲击力。
提升音质，使声音更加清晰、真实。
补充光线，塑造画面氛围。
拍摄技巧与实战02跟镜头摄像机跟随被摄主体移动，保持相对稳定的拍摄距离和角度。
摄像机沿水平方向移动拍摄，展现宽广的场景或跟随主体移动。
摇镜头摄像机位置不动，通过镜头左右或上下摇动来拍摄，扩大视野范围。
推镜头从远到近逐渐推近被摄主体，强调主体的重要性，引导观众视线。
拉镜头从近到远逐渐拉开被摄主体，展示主体所处的环境，增加画面层次感。
推、拉、摇、移、跟等镜头运用全景展现被摄主体的全貌，交代主体与环境的关系。
远景展示宏大的场景和广阔的视野，交代故事发生的背景。
中景展示被摄主体的局部，强调主体的动作和表情。
特写对被摄主体的某一局部进行放大拍摄，强调细节和情感表达。
近景突出被摄主体的细节特征，表现主体的质感和纹理。
景别选择与场景搭建角度变化与视觉冲击力提升摄像机与被摄主体处于同一水平线上，呈现客观、真实的视角。
镜头焦距的计算
镜头焦距的计算一、公式计算法视场和焦距的计算视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。
1、镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下：f=wL/W f=hL/h式中：f——镜头焦距 w：图象的宽度<被摄物体在ccd靶面上成象宽度）W——被摄物体宽度L——被摄物体至镜头的距离h——图象高度<被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场<摄取场景）高度H——被摄物体的高度CCD靶面规格尺寸：单位mm由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3,当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，L 增大时，f增大。
2、视场角的计算如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。
水平视场角β<水平观看的角度）β=2tg-1= 垂直视场角q<垂直观看的角度） q=2tg-1= 式中w、H、f同上水平视场角与垂直视场角的关系如下： q=或=q 表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f 时的水平视场角b的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如；摄像机的摄像管为17mm(2/3in>,镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m，试求视场的宽度w。
W=2Ltg=2×2tg=1.46m 则H=W=×1.46=1.059m 焦距f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。
二、图解法如前所示，摄像机镜头的视场由宽<W）。
高<H）和与摄像机的距离<L）决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定； *.欲监视景物的尺寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士：1/3"、1/2"、2/3"或1"。
计算摄像学专题 ppt课件
单张图像的Depth of Field增强 -33-
多张图像拍摄的关键技术 -30-
此方法分为两个步骤
分割—Graph-cut 融合—梯度融合方案
Graph-cut可以用户指定，也可全自动计算 梯度融合则是保证图像的视觉效果
第十二讲提纲
-31-
一 问题的由来
二 处理方法——Tradeoff
Байду номын сангаас
2.1 多张图像拍摄 2.2 单张图像拍摄
三 本节课小结
单张图像的Depth of Field增强 -32-
多张图像拍摄增加Depth of Field，只能针 对静态场景
如何实时地增加动态场景的Depth of Field 成为一个棘手的问题
问题是：
能否利用单张图像增加Depth of Field？
答案是：
这是可以做到的，我们将重点介绍几类单 张图像Depth of Field增强的方案
增大Depth of Field的技术手段是否可以按 照如下思考的方式
多张图像拍摄：相机分别聚焦于不同平面，
然后融合拍摄的多组图像?
单张图像拍摄：
捕获光场，重新积分不同角度的光线，得到图像? 想办法使得单张图像的整体模糊与深度关系可控?
如，模糊核一致或模糊核清楚地知道
第十二讲提纲
-26-
一 问题的由来
……
多张图像拍摄的关键技术 -28-
融合多幅图像信息，以期望获得更大景深 的效果是一种很直观的想法
这里仅做简要介绍，感兴趣的同学可翻阅 相关的视觉文章
牺牲时间，换取景深。该想法关键问题是
如何融合不同焦
距平面上的图像？
多张图像拍摄的关键技术 -29-
SIGGRAPH 2004 Interactive Digital Photomontage
研究生学术与职业素养讲座
研究生学术与职业素养讲座第一讲：创新思维与专业研究1本讲中，讲述者主要以哪条河流作为水利工程的例子进行的讲解？（两个字）黄河2本讲中，所举的创新型人才示例，不包括下列哪个？AXXX3本讲从水利科技创新的例子、水利的发展、大学的创新精神三个方面阐述了创新思维与专业研究。
×4关于本讲谈到的创新精神，下列说法中正确的有哪些？B源于严谨的学风C注重科研诚信第二讲：1讲者以什么为例说明了制造业对我国国民经济发展方面的重要性？（六个字）三峡水利工程2讲者认为的我国制造科学与技术与工业发达国家相比的阶段性差距不包括下列哪个？C人工成本高3讲者引用了XXX、XXX等人的诗句告诉我们在科研中要有崇高的理想和奉献精神。
4讲者认为制造科学与技术的发展趋势包含哪些：A与高新技术融合C信息技术的使用第三讲：1讲者谈到，科学界一般认为人类最早起源于什么中央？（两个字）非洲2讲者将生产、消费、资源开发利用等比喻成（），形象的说明人类发展过程中对全球环境的破坏性行为。
B看不见的脚3讲者认为，古文明消失发现发生于地球的局部，但是今天人类面临的问题大都是全球性问题。
4下列哪些方面是讲座中重点讲述的部分？A可延续发展C人类的起源第四讲：1本讲中，讲者主要以（）行业为例阐述了面向产业的学科及特点？（两个字）汽车2按照讲者的介绍，上面不属于面向产业的学科是？D哲学3讲者认为，培养适应性产业发展的人才，一般需要将理论与实践结合，工程与科学结合，技术与管理结合。
4讲者谈到的科研能力的含义，都包罗下列哪些？A进修能力B实践能力C创新能力第五讲：1在本讲中，讲者讲制造业分为了机电工业和什么？（四个字）过程工业2下列哪一个方面是讲者在本讲中未涉及到的？D能源发展与情况问题3讲者提到的对人类进献最大的化工技术是FCC过程4下列哪些新技术是讲者在讲述中举例提及过？A碳纳米管技术C锂硫电池第六讲：1本讲中，讲者谈到的未来计算摄像学的发展方向为微型化和什么？（三个字）巨型化2下列哪项国际前沿实例是本讲中讲者未曾提到的？C纳米技术3讲者谈到，计算摄像学的目标是更高效的获得更丰富的视觉信息。
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Object-centered surface reconstruction: Combining multi-image stereo and shading, P. Fua, Y. Leclerc, International Journal of Computer Vision, vol. 16:35-56, 1995.
2.2 动态场景三维重建方法
国内外研究现状
静态三维重建
-57-
三维激光扫描仪 昂贵、耗时、被扫描者需在扫描期间保持静止不动 由 X 恢复形状（Shape from X） 由阴影恢复形状（Shape from shading） 由轮廓恢复形状（Shape from silhouette） 由立体匹配恢复形状（Shape from stereo）
多摄像机系统的颜色校准
目标 单相机
调整颜色响应，与标准颜色空间建立已知关系
-37-
多相机
保证相机之间的颜色一致性
方法
硬件调整(PAMI07) 后处理(IMT07)
二者兼有(ICCV05)
大规模摄像机阵列的颜色校准
从单相机到多相机 场景统计(RingCam)
-50-
实验结果——平面系统
-51-
-52-
实验结果——非平面系统
-53-
实验结果——非平面系统
-54-
实验结果——非平面系统
-55-
第五讲提纲
一 二
-56-
多视角立体方法概述
多视角视频重建动态三维场景
2.1 多摄像机系统的几何和颜色校准 2.2 动态场景三维重建方法
2.3 动态场景高帧率三维重建
i
k
对于全局对应em中的所有相关相机，有
线性方程组的建立
动态范围整形
计算每个全局对应的平均值 将所有全局对应的平均值以升序排列 选择排序后的前t%和后t%个全局对应作为黑水平集合 水平集合 对于
-45-
和白
线性方程组的建立
相机参数设置 Point Grey Flea2 相机
/likun.jsp
多摄像机系统的几何校准
J H1 P1 H1 1 Q1 Q J PQ W 1 J H I H I PI
Variational principles, surface evolution, PDE's, level set methods and the stereo problem, O. Faugeras and R. Keriven, IEEE Trans. on Image Processing, 7(3):336-344, 1998.
早期的算法：
Representing stereo data with the Delaunay triangulation, O. Faugeras et al., Artificial Intelligence, 44(1-2):41-87, 1990. A multiple-baseline stereo, M. Okutomi and T. Kanade, TPAMI, 15(4):353-363, 1993.
Domain Series Domain VIII Crouching 1999 Mild steel bar 81 x 59 x 63 cm
应用：结构设计
-6-
应用：三维检索
-7-
? ??
? ?
?
?
?
?
应用：大尺度建模
-8-
[Furukawa10]
[Pollefeys08]
[Cornelis08]
-24-
图像获取、摄像机位姿 图像获取
建立图像间的 摄像机位姿 三维一致性对应
由三维一致性对应 三维重建 重建三维物体
三维重建 = 三维分割
三维点的图像一致性对应
一致的点
-25-
三维点的图像一致性对应
不一致的点
-26-
三维点的图像一致性对应
-27-
图像一致性的挑战
• 摄像机可见性
-28-
线性拟合 3×4变换
迭代闭环方法(Ilie等)
仅适用于平面摄像机阵列系统
大规模摄像机阵列的颜色校准
对于非平面系统 多视角立体 + 校准(PAMI07) Yamamoto等(IMT07)
-40-
非硬件调整 人工参与
大规模摄像机阵列的颜色校准
本课题方法 设计一种新的全向颜色校准物 全自动、不需要人工参与 精确建立全局对应关系 将问题转化为线性方程组求解 保证所有相机间的颜色一致性 通过动态范围整形保证采集图像的高对比度 软硬件迭代求解，减小误差，提高求解精度
线性方程组的建立
相机间颜色一致性 g I b g I b
k k
m m
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k
i m
i i
i
Nm
m { i }1i Nm
I m 1 1 m i 1 g I b g b 0 k k k i i N N N m m m i m
-14-
有纹理
刚性
可变形
无纹理
多视角立体方法
多视角立体方法是:
-15-
实用的 快速的 无需外界介入的 低成本 容易扩展到室外 低精度 结果依赖于材质
多视角立体框架
-16-
图像获取
摄像机位姿
三维重建
图像获取
• 工作室
可控环境
-17-
• 不可控环境
手持设备 未知光照
• 互联网
深度图融合 局部
[Bradley08] [Strecha06] [Pollefeys08] [Kolmogorov02]
全局
[Kolev08] [Campbell08] [Vogiatzis07] [Hernandez04]
最灵活的算法
区域增长
从一组点云开始，通过最大化图像 间的一致性增长小的平面块
-41-
全新全向颜色校准物
-42-
一张具有朗伯反射表面的硬纸 160 (8×20) 色块
6 cm × 6 cm 方块 H: 6 cm; V: 3cm
全局对应的建立
SIFT局部描述子 + 基于区域的相关性
-43-
将成对的匹配串成全局对应
E {em }1mM
m em {( i , P i )} 1i Nm
-32-
深度图融合
通过对遮挡鲁棒的图像一致性方法计 算深度图，融合所有深度图
特 点 优 点 缺 点
基于平面的图像一致性提供了最好 的总体结果 许多可调的参数，即很难调至最优 结果
灵活的框架 容易参数化 图像一致性准则简单，不是最优的。 当图像纹理较少或分辨率低时，准则 不适用。
第五讲提纲
一 二
-33-
未知内容
• 视频
帧间运动小 数据量大
工作室图像获取
-18-
室外图像获取
-19-
互联网图像获取
-20-
...
视频图像获取
-21-
多视角立体框架
-22-
图像获取
摄像机位姿
三维重建
摄像机位姿
• 机器臂
-23-
小场景
• 标记 • 由运动恢复形状 (SfM)
大场景 • 从无序图片中恢复形状
多视角立体框架
[Goesele07]
扫描技术
激光扫描仪，坐标测量仪 非常精确 非常昂贵 运用复杂
-9-
Minolta
―Michelangelo‖ project
Contura CMM
扫描技术
结构光
-10-
[Zhang02]多视角立来自方法给定同样的材质、视角和光照，估计一个可以
产生与输入图像相同效果的三维模型
• 比较法则失效
–重复的纹理
–缺少纹理
–镜面反射
多视角立体方法
比较与评测：
-29-
A Comparison and Evaluation of Multi-View Stereo Reconstruction Algorithms, S. Seitz et al., CVPR 2006, vol. 1, pages 519-526.
-36-
某些元素空缺
分组方法
以每个摄像机为顶点，以边相连，边的权重为所连两摄像机之间的公共姿态数
解决方法：合理分组
分组条件
每组中任意两摄像机的权重需大于或等于t
不同组间的i对相邻摄像机中有多于i-1对的权重大于或等于t
分组的数目i越小越好 分为i组时的最优分法对应的值 应该最大
多视角立体方法概述
多视角视频重建动态三维场景
2.1 多摄像机系统的几何和颜色校准 2.2 动态场景三维重建方法
2.3 动态场景高帧率三维重建
硬件系统设计及校准
MVML(多光照多相机)采集系统，实现动 态光场的可控采样
直径６米 40个相机 600个LED 颜色校准物
-34-
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数据库发布
多视角视频数据发布
-1-
计算摄像学专题第七讲
—— 多视角立体动态三维重建 戴琼海 李坤 清华大学 自动化系
第五讲提纲
一
-2-
多视角立体方法概述
多视角视频重建动态三维场景
2.1 多摄像机系统的几何和颜色校准 2.2 动态场景三维重建方法 2.3 动态场景高帧率三维重建