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谷歌地图:神奇街景拍摄术

发布时间:2022-02-16 08:38:42 浏览数:

zoޛ)jiMti߭6OiwEQ饨ky生活中,我们谈论“广角”的时候,通常涉及到的是镜头的类型,但是这些不同类型的镜头未必能直接拍摄出全景。而谈论“全景”的时候,通常指一张图像拥有惊人的宽高比和将近360度的视觉覆盖域。我们知道,人眼的视觉覆盖区域约是左右160度乘上下了5度,折合下来宽高比约为2比1。而我们通常称为全景的图像,在具备360度视觉覆盖域的同时,其宽高比往往远超过人眼的极限比例,能达到3比1、4比1,甚至10比1。

摄影爱好者们通常使用广角镜头配合全景云台在定点沿不同角度拍摄得到多张照片,并用软件拼接缝合成360度全景图,是比较常见的做法。不过如果谷歌街景采用这个办法进行拍摄,似乎效率显得太低下了。事实上,谷歌街景选择的做法是在一个平面内架设8台相机的方式对360度环境进行拍摄——即使每一台相机只能拍摄水平70度的视角域,8台相机合计560度的整体覆盖域也绝对能提供足够可靠的图像。在8台相机在街道的定点完成一次采集后,谷歌将运用电脑计算出每张照片的重叠区域,最终把他们缝合成一张360度的地面全景照片。

好了,想象一下当一张视觉覆盖域360度的全景照片摆在你面前的时候,存在一个什么问题?这个时候突然有一位漂亮姑娘从你身边走过,你不由得向左扭转了身子,目光从捧着的杂志上转移到了漂亮姑娘性感的粉红色性感小背心上,也许你还会吹一吹口哨。于是,问题便出来了:这张号称360度拍摄的全景照片存在着左右边界,实际在人眼的视觉域内最多只能覆盖150度,观察者很容易把注意力移动到同一平面下的另外200度区域内。不妨想象一下,如果把这张全景照片左右边界首尾相连,变成一个360度封闭的圆环,同时把观察者放在由这张照片组成的圆环的中心,再让其环顾四周,那是什么情况?没错,谷歌中的左右旋转视角图像就是通过这样的方式来完成的。

视角怎样模拟仰望苍穹?

全景图像可以解决视角左右旋转后的图像显示问题,但谷歌街景又是通过什么技术来采集位于拍摄位置正上方的全天空景象图像,并让用户在街景中可以以自由的角度观察天空景象的呢?这里,我们不得不提及半球面拍摄技术。

半球面拍摄最初是由罗宾·希尔为其气象学研究而设计的。设计的初衷为了观察整个天空的云层信息。现在,该技术已被广应用在生态学、气象学、森林学和农业学中,也有着各种各样的新名字,不过最广为人知的一个名称是“鱼眼”摄影。

“鱼眼”摄影技术往往通过一组“鱼眼”镜头来实现。最初同样是为研究气象而发明的,但是当时还称之为“全天空镜头”。随后,“鱼眼”拍摄技术因其独特的成像效果迅速在各个领域内得到广泛使用。在这些应用中,科学家把专用的“鱼眼”镜头放置在地平面上,让其镜头朝上。由于镜头表面为半球面结构。其拍摄角度接近或等于180度,这意味着镜头上方的整个天空都是同时可见的。因此,拍摄得到的照片将反映出天空的几何特征,或相反地反映出遮挡住天空的植物华盖的几何特征。

谷歌街景的拍摄就采用了一枚朝向向上的“鱼眼”镜头来捕获位于拍摄位置水平面以上180度球面范围的全天空景象,随后,谷歌街景使用图像处理技术将这幅用“鱼眼”镜头拍摄下来的天空照片,同之前由8个镜头拍摄得到的地面全景照片相结合,最终生成出用户在谷歌街景里看到的景象。

如果你还没明白是怎么一回事,就让我们来模拟一下谷歌街景的视角:首先,让我们作为观察者站在一个定点位置,随后,用一个透明的玻璃圆半球罩子将我们罩住——想象一下用一个透明的饭碗扣住一个倒霉爬虫的情景。最后,我们把上图中的圆形区域图像(即“鱼眼”图像)裁剪下来,贴在这个透明的圆形半球罩子顶上。随后再把360度的地面全景照片沿着玻璃罩子边贴一圈。此时,站在罩子里的观察者抬头环顾四周,将观察到什么?没错,不管是天空悬停的UFO还是高空攀爬的蜘蛛侠,统统逃不过我们的眼球。

谷歌街景的隐私难题

技术问题好解决,可谷歌街景的拍摄并非一帆风顺,因为涉及隐私权和一些保密条款,街景拍摄在很多地方都遭受到了极大的非议,来自官方的直接反对也是屡见不鲜。

最近,英国军事高官和议员对谷歌街景图愤怒不已。在谷歌街景小车于英国取景的时候,他忽略了一些地区“禁止拍照”的警告标志,使得一些包括特别舰船服务、特种空勤服务和M15总部等重要的军事设施在谷歌街景服务里曝光了。而据英国《镜报》报道,为了安全需要,位于英国赫里福德的英国皇家空军特种部队军事基地此前从未出现在地图上,而现在,谷歌街景地图不仅清楚地在该基地的位置上标上“英国皇家空军特种部队”的标志,而且向用户提供180度的视角,该基地门前的车辆以及大门内的3名警卫一清二楚。

瑞士联邦数据保护和信息专员已经将谷歌的街景照片告上了法庭,尽管还没

有开庭审理,但谷歌已经答应以和解的方式让街景暂时下线、德国数据保护部门官员任2009年中旬警告谷歌,他们必须依照德国隐私保护法律修改公司的街景搜索服务,并要求谷歌在推出这项服务时照片中不出现人物面部、门牌号和车牌号等敏感信息,同时,一旦有人向相关部门表示他们不想让自己信息出现时,谷歌必须从他们的内部系统中彻底删除没有经过模糊处理的原始照片。

除了欧盟方面的穷追猛打,即使是亚洲的日本和刚刚开放街镑服务的台湾,也不断有成年民众表示出谷歌街景侵犯隐私的担忧。为了解决这些问题,谷歌采用了对街景照片进行面孔侦测,并自动模糊处理的方式来保护公民的隐私权不受侵犯。虽然面孔侦测作为人类视觉神经一项自然的功能,一直是电脑科学多年来需要解答的问题,但谷歌却表示,即使那些被头发、手机遮住,或歪斜的影像,也都能识别出来。现在,侦测技术已经扩展应用到到车牌号、门牌号码、邮箱地址侦测等方面。每一张照片上传至街最服务之前,首先要经过画面侦测,谷歌通过技术手段识别出人的面部、汽车牌号、门牌号码、信箱地址等隐私特征,随后对这些隐私性质的图像区域进行模糊处理,最后才能被公众访问。

对于这些技术手段的使用,一些民众表示怀疑。因此,除了使用技术手段来保护公民隐私不受侵犯外,谷歌还表示,公众在使用街景服务后,可通过致电,电邮,信件等方式告知谷歌需要屏蔽的内容,谷歌将对其进行模糊处理并在街景服务上更新为处理后的内容。

隐私和保密需要带来的道德、法律困惑,显然已经成为谷歌街景技术的最大难题,可是,这种本质上的冲突,并不仅仅是利益冲突那么简单,它又真的能够通过技术本身的无限发展来解决吗?

google街景可以拿来干嘛用?

旅游

谷歌街景服务能向用户展示一些地方的情况,人们也许永远不会到那些地方,但这并不妨碍帮助他们计划旅程来振兴当地旅游业。事实上,英国国家旅游局(VisitBritain)已经在此基础上推出了英国主要城市的虚拟徒步观光之旅,欢迎全球旅行者前去体验。

减肥运动

谷歌街景可以用来减肥?是的!台湾的一群GIS发烧友甚至研究出了一个Web界面,可以通过蓝牙连接上Wii Fit,让使用者在谷歌街景地图上面跑步!在街景不断随着你的脚步一并移动的同时,界面右上角还将估算出你在地图上的移动距离及消耗的卡路里!

科学教育

谷歌街景推出的月球部分提供全景图像。因此,爱好探索宇宙的朋友们尽可以在屏幕前体验下当年阿姆斯特朗登月时的视角。而拥有球幕展示技术的科学馆则完全具备给孩子们进行立体月球漫步的条件。

手机导航

而谷歌街景提供沿途街道所有的真实全景图像而不是抽象地图图像,整个路线都尽在你的掌控之中。

谷歌拍摄“武器”全解

自2007年起,谷歌已经使用了4种类型的车载相机来拍摄街景照片。其中第1~3代相机曾被用在美国拍摄。第2代相机被用于在澳大利亚拍摄。但第1、第2、第4代相机在清晨和夜间拍摄的照片有一定几率产生黑色阴影。第1代相机和其拍摄的图片很快就被第2代和第3代所替代。最近在台湾应用的第4代相机将最终代替前3代拍摄的所有照片。第4代相机搭载有近HD画质的摄像头,传输质量也更加稳定。

谷歌街景目前采用第4代街景拍摄设备平台。其顶部为8边形平台,搭载有8个摄像头,覆盖360°的视角域。除了这8台拍摄平面的相机外,平台顶部还有1台向上拍摄的“鱼限”镜头相机。在城市里,很多高层建筑会超过8颗平面相机的上下拍摄角度范围,因此配合“鱼眼”镜头,使用半球面影像技术来完成天空全方位的无缝衔接画面,达成最佳的效果。

摄影平台下的3组白色物体是由德国SIck AG公司研发的激光雷达测距仪,它主要被用来判定画面中各个方向的建筑物位置。雷达测速仪会详细记录各个物体表面的距离,经过计算后,精确标示出建筑物的位置。这样,当用户使用谷歌地图的街景时,鼠标移动到建筑物上就会出现方框,提示放大或缩小;而当鼠标移动到街道上时,则表现为圆形,用户可以点击移动。

平台以下为车载支架,用来支起或者放下拍摄设备。汽车上则装载有数据处理中心,大量的储存硬盘以及全球定位系统,通过数据线直接与顶部设备连接通讯。

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