Làm cách nào để tính khoảng cách của một đối tượng trong ảnh?

Nếu tôi chụp ảnh một cối xay gió ở đường chân trời - cho rằng tôi biết kích thước cảm biến và tiêu cự của ống kính và các yếu tố khác để chụp - tôi có thể tính được một vật ở cách xa người chụp không?

Yếu tố duy nhất khác bạn cần là chiều cao của vật thể trong đời thực (nếu không bạn có thể chụp một mô hình gần với máy ảnh hơn nhiều).

Các toán học thực sự không phức tạp lắm, tỷ lệ kích thước của vật thể trên cảm biến và kích thước của vật thể trong đời thực giống như tỷ lệ giữa độ dài tiêu cự và khoảng cách với vật thể.

Để tính kích thước của đối tượng trên cảm biến, hãy tính chiều cao của nó bằng pixel, chia cho chiều cao hình ảnh tính bằng pixel và nhân với chiều cao vật lý của cảm biến.

Vậy tổng số là:

Hãy tỉnh táo kiểm tra phương trình này.

Nếu chúng ta giữ mọi thứ khác không đổi và tăng độ dài tiêu cự thì khoảng cách sẽ tăng (vì độ dài tiêu cự nằm trên tử số). Đây là những gì bạn mong đợi, nếu bạn phải phóng to ống kính của mình để làm cho một đối tượng có kích thước khác đối tượng có kích thước tương đương được sử dụng, thì đối tượng đầu tiên phải ở xa hơn.

Nếu chúng ta giữ mọi thứ khác không đổi và tăng chiều cao thực của vật thể thì một lần nữa khoảng cách sẽ tăng lên nếu như hai vật thể có chiều cao thực khác nhau xuất hiện cùng một chiều cao trong ảnh thì người cao hơn phải ở xa hơn.

Nếu chúng ta giữ mọi thứ khác không đổi và tăng chiều cao hình ảnh, thì khoảng cách sẽ tăng, như thể hai đối tượng (có cùng kích thước, hãy nhớ rằng chúng ta giữ mọi thứ khác không đổi) xuất hiện cùng kích thước pixel trong hình ảnh bị cắt và không bị cắt xén sau đó đối tượng trong hình ảnh không cắt xén phải xa hơn.

Nếu chúng ta giữ mọi thứ khác không đổi và tăng chiều cao đối tượng bằng pixel thì khoảng cách sẽ giảm (hiện tại chúng ta đang ở mẫu số): hai đối tượng có kích thước bằng nhau, một đối tượng chiếm nhiều pixel hơn, nó phải gần hơn.

Cuối cùng, nếu chúng ta giữ mọi thứ khác không đổi và tăng kích thước cảm biến, thì khoảng cách sẽ giảm: hai vật có kích thước bằng nhau có cùng chiều cao pixel khi được chụp bằng máy compact (cảm biến nhỏ, trong đó 20mm là ống kính dài) và chụp bằng máy ảnh DSLR (cảm biến lớn trong đó 20mm là một ống kính rộng), thì đối tượng trong ảnh DSLR phải ở xa hơn (vì nó xuất hiện cùng kích thước nhưng với một ống kính rộng).

Như đã lưu ý @ matt-grum, công thức đơn giản nhất để ước tính khoảng cách đến đối tượng là công thức chiếu pinhole :

Trong đó x là kích thước của vật thể trên cảm biến, f là tiêu cự của ống kính, X là kích thước của vật thể và d là khoảng cách từ điểm nút đến vật thể. x và f , và X và d được đo theo cùng một đơn vị, ví dụ mm và m tương ứng (để tính x bạn sẽ cần ước tính kích thước pixel cho cảm biến của mình, ví dụ, đối với Pentax K20D, nó là 23,4 mm / 4672 px 5,008e-3 mm / px, tức là một hình ảnh dài 100 px tương ứng với x = 50,08e-3 mm).

Trong phần sau tôi giả sử rằng kích thước của đối tượng ( X ) là không xác định và các tham số duy nhất được biết là x (kích thước hình ảnh) và f (tiêu cự).

Vấn đề là chúng ta không thể biết được từ một bức ảnh nếu một vật nhỏ ở rất gần máy ảnh hoặc một vật lớn ở xa, bởi vì độ sâu trường ảnh trong ảnh phong cảnh thường rất lớn (và đó là lý do tại sao công thức pinhole được áp dụng).

Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi có thể sử dụng hai hoặc nhiều hình ảnh để đo khoảng cách. Với điều kiện bạn có thể đo tất cả các góc và khoảng cách giữa hai vị trí camera, bạn cũng có thể tính khoảng cách đến vật thể từ xa. Nhưng đo tất cả các góc không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.

Một cách tiếp cận dễ dàng hơn là chụp hai bức ảnh nằm trên cùng một đường thẳng với đối tượng, với đối tượng ở giữa hình ảnh. Đặt khoảng cách đến đối tượng trên ảnh đầu tiên là d₁ và kích thước ảnh là x₁ :

Sau đó, nếu chúng ta di chuyển camera s mét trực tiếp đối với các đối tượng, sau đó trên bức ảnh thứ hai, chúng tôi có kích thước hình ảnh x₂ hơi lớn hơn x₁ :

( lưu ý : mẫu số trong biểu thức tiếp theo không chính xác, thay vì "d1", nó phải là "d2" hoặc tương đương "d1-s")

Cung cấp cho chúng tôi

Rõ ràng, nếu s không lớn enogh ảnh hưởng đáng kể đến kích thước hình ảnh, bạn không thể ước tính khoảng cách đáng tin cậy và cần sử dụng các phương pháp phức tạp hơn. Càng lớn, chênh lệch x₂ - x₁ càng tốt.

Tôi biết đó là một chủ đề cũ, nhưng câu hỏi này dường như đến bây giờ và sau đó. FWIW, tôi đã thêm một máy tính để tính khoảng cách đối tượng trong ảnh.

http://www.scantips.com/light/subjectdistance.html

Bạn vẫn sẽ phải biết các giá trị của mình để làm cho nó hoạt động, một trong số đó là gần đúng chiều cao thực của đối tượng. Thảo luận ở đó.

Thay vì cố gắng sử dụng các công thức nếu bạn điều tra các phương pháp ước tính khoảng cách hàng hải liên quan đến một số "quy tắc ngón tay cái" cơ bản, ví dụ nếu bạn đang đứng cách mặt nước 1 feet, bạn cách đường chân trời 3 hải lý nếu bạn giơ ngón tay cái lên cánh tay dài cho chúng vật mà bạn nhìn vào được che phủ cao 100 ft (tôi nghĩ) Tôi đã quên hầu hết những thứ này vì tôi không còn sử dụng chúng nữa nhưng chúng hoạt động và một khi được học và sử dụng thường xuyên là chính xác đáng kể.

Câu trả lời đơn giản - không. Bạn có hai biến và chỉ có một phương trình.