如何在无人机照片中获得更好的图像质量

现代无人机可以产生出色的图像质量,但它们仍然受到物理的限制。由于传感器较小且难以使用多秒曝光,来自无人机的图像可能会嘈杂或动态范围较低。幸运的是,有很多方法可以解决这些无人机图像质量问题。

从一个干净的文件开始

就像使用任何数码相机一样,解决图像质量问题的最佳方法不是一开始就拥有它们。良好的拍摄技术是关键。特别是,选择正确的快门速度、焦点和光圈至关重要。

从快门速度开始,不仅要考虑拍摄对象的运动,还要考虑无人机本身的运动。最有帮助的是确保无人机在拍照时处于悬停状态,而不是移动。同样,等待风平浪静也有很大帮助。当没有风并且无人机在原地盘旋时,在某些无人机上快门速度超过一秒是可行的。

DJI Mavic Air 2 @ 4.5mm(相当于 24mm),ISO 100、1/1000、f/2.8

对焦容易一些。对于大多数无人机摄影,将距离前景中最近的物体足够远,并且可以毫无问题地聚焦场景中的任何位置。只有对于更不寻常的无人机照片,离拍摄对象很近,才需要担心对焦的位置。如果是这种情况,如果想要最清晰,要么专注于拍摄对象,要么专注于 双倍距离 点以最大化景深。

最佳光圈——甚至是设置光圈的能力——会因无人机而异。大多数无人机都有非常小的传感器,所以很快就会遇到 镜头衍射问题 。例如,对于像 DJI Air 2S 这样的 1 英寸型传感器(2.7 倍裁剪系数)无人机,f/5.6 的光圈已经具有与 f/16 的全画幅传感器差不多的衍射(假设相同的打印尺寸)。因此,可能需要进行一些测试以确定无人机上最锐利的光圈。它可能会在 f/4 左右。

拍摄RAW

如果无人机提供它,拍摄 RAW 文件是获得最佳图像质量的关键。与 JPEG 文件不同,RAW 文件包含更多关于颜色和曝光的信息,并且可以更好地控制暗角和失真校正等内容。

使用 RAW 文件,可以更轻松地恢复阴影、更改白平衡以及进行锐化/降噪编辑。为了充分利用本文中的技术,拍摄 RAW 是一种方法。

DJI Mavic 3 @ 12.29mm(相当于 24mm),ISO 100、1/40、f/2.8

注意:如果这是第一次拍摄原始文件,请记住的缺点是必须在专用的后期处理软件中对其进行编辑才能获得正确的外观。最常见的 RAW 处理器是 Adob​e Lightroom。

包围曝光

提高无人机图像质量的最有效技术之一是拍摄曝光括号并将照片合并到 HDR 中。

换句话说,拍摄同一场景的多张照片,但曝光度不同。这些更亮和更暗的曝光有助于从阴影和高光区域捕获更多信息。如果最初的测光曝光错误,它们也会派上用场。

在大多数无人机上,拍摄这些包围曝光基本上是毫不费力的。以 DJI 无人机为例,目前除 Mini SE 外的所有机型均通过 AEB 拍摄模式自动支持此功能。还可以通过手动拍摄更暗和更亮的照片,使用任何提供曝光或曝光补偿控制的无人机手动获得效果。

DJI Mavic 3 @ 12.29mm(相当于 24mm),ISO 400、1/800、f/2.8

对于大多数目的,帧之间 2/3 档或 2/3 EV 差异应该是好的。一般来说,三张照片的 HDR 非常好,但对于某些场景(比如当太阳在你的画面中时),可能会更喜欢五张照片的 HDR。

拍摄后如何混合照片?可以手动混合曝光 或在后期处理软件中使用 HDR 工具。

1. Lightroom HDR

合并 HDR 的最简单方法之一是使用 Lightroom 的内置工具。与 2000 年代中期的 HDR(灰蒙蒙的天空)不同,Lightroom 的 HDR 实现要微妙得多。与单个图像相比,它将图像与更多的阴影和高光恢复混合在一起。

要将图像合并到 Lightroom 中的 HDR,请选择每个图像,然后右键单击并选择 Photomerge > HDR(或者只需按 Control/Command+H 即可使用 HDR 快捷方式)。在此对话框中,应该打开“自动对齐”,以防的无人机在两次拍摄之间略微移动。我关闭“自动设置”并在合并完成后手动调整设置。

“去鬼影”消除了照片中正在移动的物体的模糊。对于无人机拍摄,这将是汽车、行人、流水或随风飘扬的树木。我认为在覆盖打开的情况下将其设置为低或中等没有什么害处。叠加层将以红色显示检测到重影的区域 - 大量红色可能表示合并质量不佳,因为移动过多。

设置这些选项后,只需单击合并。在几秒钟内,Lightroom 应将标有 -HDR 的文件与原始图像一起添加到您的目录中。确保编辑照片的 HDR 版本。可以像处理任何其他 RAW 文件一样处理它,包括将其导入 Photoshop 进行更深入的编辑。

2. 手动混合曝光

在某些情况下,仅使用自动 HDR 流程是不够的。无论是要创建特殊效果(如从白天到夜晚的过渡),还是只是处理具有大量主体移动的构图,简单的 HDR 处理可能无法处理。相反,需要考虑稍后手动合并您的曝光。

对于电池寿命长的无人机来说,这可能是一种特别有用的技术,因为可能会捕捉到夕阳照亮的前景,然后等到黄昏时分捕捉到正确的天空或环境光,将这些帧的最佳部分融合在一起。

DJI Mavic 3 @ 12.29mm(相当于 24mm),ISO 200、1/400、f/2.8

有多种手动混合曝光的方法,包括亮度蒙版、Photoshop中的混合模式或使用图层蒙版手动蒙版。每个都有自己的优点和缺点。

图像平均以减少噪点

与包围曝光密切相关的是图像平均的概念。本质上,在为同一场景拍摄多张相同的照片,然后将它们平均在一起以减少噪点并增加动态范围。对于无人机来说,这可以使在非常黑暗的条件下拍摄变得更加可行,并且也很容易实现。

与包围曝光不同,无需更改任何图像平均设置。需要做的就是为主题连续拍摄几张照片。由于大多数 图像噪声是随机的,因此在编辑时,可以组合这些多帧以查看每个位置的“平均”像素,从而减少噪声。(如果想以这种方式使用 HDR,同样的技术可以替代 HDR,正如我们在此处详述的那样。)

拍摄一组图像进行平均的最佳方法是使用大多数无人机上的连拍模式。建议使用 5 张图像连拍。在我的无人机上,我选择连拍模式,然后连续拍摄五张构图非常接近的图像。

平均在一起的图像越多,降噪效果就越好,但这也是收益递减的情况。每次将连拍中的照片数量增加一倍时,噪音就会减少一半。我坚持使用 5 张图像连拍,除非在非常黑暗的情况下,我会拍摄第二组图像,总共 10 张。

编辑也很容易。 我们已经解释了过去的所有步骤,但本质上你只是让 Photoshop 对齐图像,然后通过智能对象将它们混合。

为更少的工件替换Debayering

无人机和大多数其他数码相机一样,依靠单个像素上的彩色小透镜阵列来帮助创建最终的彩色图像。拍摄后的一个重要步骤是去缓冲,为了简化,软件必须“填充”那些没有被颜色过滤器完全捕捉到的信息。无论是让无人机在输出JPEG时执行此步骤,还是在RAW处理软件中进行debayer, debayer过程都会对最终文件的外观和质量产生很大影响。

选择另一种去失真方法,如Lightroom的增强细节模式或DxO的PureRAW软件,可以产生更少的工件和更好的像素级细节(PureRAW还提供更深思熟虑的镜头校正和降噪)。

注意:这对于一些传感器不寻常的无人机来说尤为重要。像Mavic Air 2和Mini 3 Pro这样的无人机使用“四边形拜耳”布局来帮助获得48MP规格。这种四边形布局只是传统传感器设置的不同实现,但确实在最终文件的外观上有很大的不同。我发现它在树上特别明显,当与正常的方法相比,精致的绿色细节呈现出不寻常的纹理。虽然所有无人机都可以从更深思熟虑的降噪中受益,但搭载四拜耳传感器的无人机可以大大提高图像质量。

1. 通过Adobe Camera Raw增强细节

要使用增强细节,只需在Lightroom中右键单击图像,然后选择增强。“原始细节”复选框将使用Lightroom的备用去分解方法,创建具有相同尺寸的文件,但其中应该有减少的工件。(另一个名为“超级分辨率”(Super Resolution)的框也会将图像放大,使其分辨率达到原来的两倍。)

2. 使用DxO PureRAW替代Debayering

DxO PureRAW是另一种常用的替代消噪工具,它也有降噪和镜头校正组件。正如你在下面的截图中所看到的,无人机照片的差异可以通过这些校正和替代的去缓冲方法来实现。

结论

无论在使用无人机拍摄时遇到什么图像质量问题,这些技术都将有助于解决这些问题。尽管上述大多数技术也可以帮助拍摄无反光镜或数码单反相机照片,但我特别喜欢无人机摄影。与无反光镜或数码单反相机不同,即使在无人机照片的常规观看距离下,由于无人机上通常使用的传感器更小,这些改进也很显着。

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