Att mäta föremål i fotografier
Ett fotografi kan mätas som själva föremålet – längd, bredd, diametern på en pärla, avståndet mellan två nitar – så länge man vet hur många millimeter en pixel täcker på föremålet. Den här guiden förklarar varifrån talet kommer, hur långt det går att lita på det och hur det hålls samman med bilden.
Hur ett fotografi bär en sann skala
En fotografis skala är den längd på föremålet, i millimeter, som en pixel täcker: millimeter per pixel. Med den är varje avstånd i bilden ett avstånd på föremålet. Vid 0,02 mm per pixel är en kant på 1 850 pixlar lång 1 850 × 0,02 = 37,0 mm.
Skalan gäller för en bild i en storlek. Ändras filen till halva bredden täcker varje pixel dubbelt så mycket: 0,04 mm. Beskärs den behåller pixlarna sin storlek men bildytan ändras. En skala är därför bara användbar tillsammans med de pixelmått den mättes på.
Varifrån millimetrarna per pixel kommer
Det finns fyra sätt att ta reda på skalan, och de är inte lika bra.
Mät en längd på själva föremålet – dess längsta sida – med ett digitalt skjutmått och rita sedan samma längd i bilden. Ett blad som mäter 42,80 mm och sträcker sig över 2 140 pixlar ger 42,80 ÷ 2 140 = 0,0200 mm per pixel. Måttet gäller föremålet, vid dess kontur, vilket oftast är det som jämförs.
En yta med markörer vars lägen är exakt kända, som PHOTARCH-skivan, ger skalan i det plan föremålet vilar i och kan samtidigt rätta perspektivet.
Reservlösningen. Den avläses med blotta ögat, och dess översida ligger oftast några millimeter närmare kameran än föremålets kontur, vilket gör att föremålet mäts något för litet.
Ur objektivets brännvidd f, avståndet u till föremålet och sensorns pixelavstånd är förstoringen f ÷ (u − f). Med ett 100 mm-objektiv 500 mm från föremålet blir det 100 ÷ 400 = 0,25, och med 0,006 mm stora pixlar blir skalan 0,006 ÷ 0,25 = 0,024 mm per pixel. Ett avstånd som är 5 mm fel ändrar resultatet med cirka 1,25 %, och de flesta objektiv ändrar sin brännvidd något när de fokuserar, så detta är det mest indirekta av de fyra.
Anteckna alltid vilket sätt som använts. En skala med sin metod kan bedömas; ett löst tal kan inte det.
- LÄNGSTA SIDAN — 100.00 mm med skjutmått, 2,336 px i bilden
- MILLIMETER PER PIXEL — 100.00 ÷ 2,336 = 0.0428; en kopia med halva bredden: 0.0856. skalan följer filen
Hur noggrant är ett mått från ett fotografi?
Flera saker begränsar det, och de är av mycket olika storlek:
- Var en linje börjar och slutar. Om varje ände av en ritad linje placeras med en pixels noggrannhet blir osäkerheten ungefär √2 ÷ linjens längd i pixlar. För bladet på 2 140 pixlar ovan är √2 ÷ 2 140 ≈ 0,07 %.
- Avläsningen av skjutmåttet. En display som visar hundradelar av en millimeter tillför nästan ingenting. Viktigare är hur käftarna möter föremålet, och om längden i bilden dras mellan samma två punkter.
- Objektivet. Distorsion gör att en millimeter nära hörnen motsvarar ett annat antal pixlar än en i mitten. Håll föremålet centrerat.
- Perspektivet. En kamera som inte står vinkelrätt mot ytan gör ena änden av föremålet större än den andra. Ett kalibrerat mål kan rätta det; en linjal kan inte.
- Höjden. Oftast den största, och ämnet för nästa avsnitt.
Begränsningen till ett plan
En kamera ser ett närmare föremål som större, så en skala är exakt i ett plan endast: det plan den mättes i. En del av föremålet h millimeter över det planet, sedd från D millimeters avstånd, mäts för stor med h ÷ (D − h). För ovansidan av en 25 mm hög pärla, fotograferad från 500 mm, blir det 25 ÷ 475 ≈ 5,3 %.
En lodrät vy – rakt uppifrån – ger därför längd och bredd i det plan som skalan gäller. Den ger inte tjocklek: det kräver en sidovy med egen skala, eller skjutmått. Hur höjd påverkar en linjal, och varför avstånd hjälper, genomgås under Skala i fotografering av föremål.
Utanför mitten växer felet, och skjutmåttet och skivan gäller i olika plan. Båda, och hur felet anges som en marginal, behandlas under Föremål med höjd.
Varför skalan hör hemma i filen och inte är inbränd i bilden
Ett skalstreck som ritats in i pixlarna överlever storleksändring, eftersom det krymper med bilden. Men programvara kan inte läsa det, en beskärning kan ta bort det, det täcker en del av bakgrunden och inget i det anger hur det togs fram eller hur säkert det är. De upplösningsfält som TIFF och EXIF redan har läses av de flesta program som utskriftsinställningar.
Image Scale Metadata (ISM) är ett öppet format för att i stället bära skalan i filen: några XMP-fält för millimeter per pixel, det pixelrutnät den mättes på, hur den togs fram och hur säker den är. Med dem kan vilket program som helst rita ett korrekt skalstreck eller mäta föremålet sedan filen har ändrats i storlek, och kan känna igen en beskärning till en annan form och avstå från att gissa. Specifikationen, en visare och en validerare publiceras där, oberoende av PHOTARCH. Vad fälten bär vid sidan av resten av en bilds uppgifter behandlas under Metadata.
Checklista
- Ange skalan med skjutmått på föremålets längsta sida eller med ett kalibrerat mål; använd en linjal bara när det inte finns något annat.
- Håll kameran vinkelrätt mot ytan och föremålet i mitten av bildytan.
- Fotografera från så långt håll som objektivet tillåter, så länge föremålet fyller tillräckligt av bildytan.
- Mät längder i det plan som skalan gäller; mät tjocklek separat.
- Behåll skalan, dess metod och dess osäkerhet i filen.
PHOTARCH-appen skriver den skala den mäter in i varje exporterad bild av ett uppmätt föremål som ISM, med den metod den fastställdes med och dess osäkerhet.