【Nuke合成】CameraTracker中Stills(静帧)场景摄影测量（图文详解）

[韩十七]

哈啰everybody，我是十七，其实每天都在关注这个社区，希望大家和我一样喜欢她。周末马上又要结束啦，十七和大家一起充充电，为年前的最后一波冲刺加把劲。

今天十七要接着和大家聊聊Nuke中的CameraTracker节点，这个节点真的非常强大，这次主要说说其中的Stills（静帧）跟踪模式。

在Stills模式下，CameraTracker会跟踪Source输入端的参考帧，并进行分析。跟踪操作会定义一系列与场景中固定刚性点相对应的2D特征点，然后解算器会为每个参考帧计算摄像机路径和投影。接触过PFTrack的V友一定会感到莫名的熟悉——是的，这就是PFTrack的摄影测量功能呀！

感兴趣的V友可以挪步@追光 大神的神帖学习学习：【PFTrack教程】如何使用Photogrammetry摄影测量（图文详解）

注意：如果我们打算单独添加LensDistortion节点手动校正镜头畸变，那么这个操作需要在跟踪序列之前就进行。不然的话，就将CameraTracker上的Lens Distortion参数设置为Unknown Lens，强制CameraTracker计算镜头畸变，然后再解算摄像机位置。

Nuke做摄影机测量的实际操作案例带训练素材，感兴趣的小伙伴可以动手实操：

【Nnuke摄影测量】CameraTracker使用序列图片重建场景【实例教程】

[韩十七]

一、静帧摄影指导

其实影视后期工作从拍摄前期甚至分镜剧本就应该开始准备了，后期思想应该贯穿整个影视工作流程。

在CameraTracker节点的静帧跟踪工作流程中，只有良好的输入图像，才能生成良好的跟踪结果，因此采集CameraTracker可以正确理解的良好的静帧照片至关重要。

CameraTracker根据静帧主题的不同，对照片有不同的要求。比如说，平面场景的静帧采集和室内场景的静帧采集是不同的。

静帧摄影通用准则

1. 不要裁切或变换（旋转、缩放等）静帧图像。

2. 避免静帧之间有显著的大小比例或角度变化。

3. 为确保场景中的每一部分都能包含在3到4张图片中，两个静帧之间内容的最大变化为20%～25%。

4. 避免不必要的冗余，比如当前静帧包含前一帧大部分内容。

5. 避免跟踪包含多个遮挡物的静帧——带有复杂的重叠的特征点可能会导致静帧之间内容的急剧变化，从而影响跟踪结果。

[韩十七]

拍摄近平面场景

这里的近平面场景，指近乎平面的场景，因为在拍摄过程中，即使借助轨道，也难以保证绝对意义上的平面。

对近平面场景来说，最好的静帧应该是正面面向被摄主体拍摄的。在Nuke中，我们应该按照右图所示的摄像机位置进行拍摄。

错误的拍摄方式

正确的拍摄方式

拍摄3D物体

拍摄3D物体时，我们需要围着物体进行拍摄，每15度～25度拍摄一张照片，一般拍完360度的话至少需要16张照片。当然，多拍一些可以改善解算结果，但是要避免冗余。

静帧数量过少

最少需要的静帧数量

拍摄室内场景

对于封闭空间，比如室内场景，我们需要从场景中心向外拍摄静帧图像，然后围绕场景周边向内拍摄静帧，而不是从空间中不同的点上进行拍摄。

从空间中不同的点上进行拍摄是错误的方式——

正确方式如下——

首先由中心点向外拍摄一圈

然后围着场景周边向内拍摄一圈

[韩十七]

二、跟踪静帧图像

首先我们要告诉CameraTracker节点，哪些静帧是需要跟踪的，以及如何分配每一帧上的特征点，然后才能开始跟踪工作。

选择要跟踪的静帧

1. 在CameraTracker属性面板的CameraTracker选项卡上，将Source设置为Stills（静帧）。

2. 使用Range下拉菜单决定分析哪些帧：

• Input – 默认值，将帧范围设置为源序列的长度。

• Global – 全局，将跟踪帧范围设置为Project Settings的frame range参数。

如果没有定义帧范围，则读入的第一个序列的帧范围将用作Global帧范围。

• Custom – 使用from和to输入框定义跟踪帧范围，例如从第3帧到第50帧。

• Reference Frames – 对想要分析的静帧手动设置关键帧。

3. 如果我们将Range设置为Reference Frames，则需要执行以下操作之一：

• 要将输入端上所有帧都设置为参考帧，需要将Add下拉菜单设置为Add All，输入端上所有丢失的帧都会被跳过。

• 要将特定帧范围设置为参考帧，需要将Add下拉菜单设置为Add Range，在弹框中的Frame range参数中输入帧范围并点击OK。

• 要将单独的某些帧设置为参考帧，需要将视窗顶部的Thumbnails（缩略图）下拉菜单设置为All，然后拖拉播放头到想要设置的参考帧上，点击添加参考帧按钮，则当前帧被设置为关键帧，并显示在视窗底部的缩略图画廊中。

继续拖拉播放头到下一个参考帧并重复上述操作，直到满意的结果为止。

小提示：我们也可以使用删除参考帧按钮或者CameraTracker属性面板中的Delete下拉菜单，移除不想要的参考帧。

4. 调节要跟踪的特征点。具体操作看楼下。

[韩十七]

调节要跟踪的特征点

这个步骤和Sequence（序列）跟踪模式差不多是一样的，只是参数略有不同。

1. 如果要屏蔽画面中的某些部分（比如水印），需要为遮罩源设置Mask参数。

比如说我们要使用一个Roto节点的alpha通道为遮罩，那么就要将这个Roto节点连接到Mask输入，并选择Mask参数为Mask Alpha。详细信息参看【用遮罩屏蔽图像区域】。

注意：对于立体素材或多机位素材，我们需要在CameraTracker或Settings选项卡上，将Principal View设置为主要跟踪视图。任何遮罩都应该应用到这个视图上，然后将其用于第二个摄像机视图。

2. 在Settings选项卡上，定义特征跟踪的起点：

• Number of Features – 特征点数量，定义每帧要跟踪的特征点的数量。

理想情况下，每帧的跟踪点应该超过200个。在大多数情况下，默认的250个是可以满足的，如果素材比较难，可以设置2倍的跟踪点。

• Detection Threshold – 探测阈值，设置输入图像上的特征点分布。

输入的探测阈值较低时，特征点在图像上会均匀分布。反之亦然。

低探测阈值

高探测阈值

• Feature Separation – 特征点分离，设置特征点们相对于彼此的分布。

想要特征点相对于彼此距离不要太近，且均匀分布在图像上，我们需要将特征点分离值设置得高一点。

低特征点分离

高特征点分离

3. 勾选Refine Feature Locations将探测到的特征点锁定在画面中的角上。如果激活该选项，CameraTracker会找到距离每个特征点最近的角点，并将特征点锁定在这些角点上。

4. 勾选Preview Features查看当前正跟踪的特征点的分布。

如果我们要在跟踪之前进一步调整跟踪参数，这个功能会派上用场——它会随参数的调整动态更新。

在使用特征点分布和分离参数后，一定要启用预览功能查看一下，确保跟踪点均匀分布，且不过于密集地堆在一起，这很重要！

5. 在预览图像上将特征点分布调整到满意后，就可以开始跟踪选中的参考帧啦。

[追光]

Nuke CameraTracker 节点的功能十分强大，这就是专业追踪中的“摄影测量”，计算出刚体在场景中的三维坐标点！非常👍，辛苦啦，十七妹 😄

[韩十七]

谢谢点赞，我会加油的！

[韩十七]

接着昨天的继续写～

——————

跟踪选中的参考帧

1. 在CameraTracker属性面板上点击Track按钮，开始分析静帧。

CameraTracker开始顺序读取序列帧，并跟踪存在的特征点。不符合Settings选项卡中Tracking的质量阈值设置的跟踪点会重新设置，以保持跟踪点数量不变。

当播放头走到序列末尾后，它将倒序读取序列帧，验证已通过的跟踪点。那些由于出错而重新设置的跟踪点会被反向跟踪，如果这些跟踪点仍然行得通，就会被保留下来。

2. 查看参考帧和跟踪数据。

[韩十七]

三、查看参考帧和跟踪数据

跟踪完成后，我们可以检查CameraTracker的跟踪结果。

查看参考帧

1. 执行以下操作之一：

• 将视窗顶部的Thumbnails切换为Tracked。CameraTracker会在视窗底部的缩略图画廊中显示与当前帧相连的参考帧，这样我们就可以逐帧评估解算结果。

• 将视窗顶部的Thumbnails切换为All。CameraTracker会在视窗底部的缩略图画廊中显示跟踪范围内的所有帧，这样我们将光标悬停在一个缩略图上，就可以看到与它相邻的参考帧（橙色高亮显示）和与它断开的参考帧（红色高亮显示）。

小提示：我们可以鼠标单击并向左或向右拖拽滚动查看缩略图画廊；也可以单击缩略图，将播放头移到对应的参考帧；向上或向下拖拽缩略图画廊的顶部可以调整缩略图画廊的大小。

2. 将鼠标悬停在某个特征点上，或框选多个特征点，可以显示跟踪信息。

注意：如果选择了多个特征点，我们在参考帧中是看不到跟踪轨迹长度的，只能看到轨迹本身。

检查自动跟踪曲线

详细的跟踪信息会展示在AutoTracks选项卡属性面板的曲线上。我们可以一次查看所有的跟踪信息，也可以查看单个曲线获得更详细的观察，比如查看num tracks。

小提示：我们可以按F键，将选中的曲线最大化地展示在坐标图中。

选中所有的跟踪曲线

定位到单根曲线

通过观察曲线，我们可以初步判断出哪些帧的跟踪遇到了问题，例如，右图的跟踪点数量曲线在当前帧出现明显的下降。

在这种情况下，我们可以尝试调整 Number of Features 或 Minimum Length 参数重新跟踪。

[韩十七]

四、断开的参考帧集

自动跟踪静帧功能并不完美——CameraTracker可能会舍弃一些断开的帧，造成这种情况的原因多半是视点大幅变化。跟踪完成后，将视窗顶部的Thumbnails切换为All，并将光标悬停在缩略图条中的图像上，与周围参考帧不匹配的缩略图会红色高亮显示，并在查看器中标记错误消息。

CameraTracker可以通过两种方式处理断开连接的帧：

• 使用删除按钮或 Delete 下拉菜单删除断开的参考帧，并再次跟踪；

• 如果序列中的所有帧都需要参与跟踪，我们可以创建跨组的 User Track 来连接它们。在这个过程中我们需要确保在尽可能多的参考帧中定义跟踪点，然后基于 User Track 再次跟踪。

小提示：当摄像机轨迹的起始点和结束点在同一位置时，CameraTracker可能无法自动讲结束帧和起始帧连接起来。我们可以将Thumbnail切换为Tracked，查看两个静帧之间创建的连接，然后在两个参考帧之间添加 User Track 并点击 Update Track。

[韩十七]

静帧跟踪排障

有些静帧序列不可避免地会产生问题，有许多跟踪前检查和跟踪后细化参数的方法，可以帮助 CameraTracker 排障。

我们可以添加 User Track 改进跟踪数据。

预跟踪检查

• 对于标准序列，要避免静帧之间的冗余过多或过少，一般来说，我们应该保证场景中的每个部分都能包含在3到4张图片中，两个静帧之间内容的最大变化为20～25%。

• 将同一个对象拍摄到3张照片中，最好是4张。

比如，如果是围绕物体拍摄，每15～25度拍摄一张照片就够了（360度需要约16张照片）。

跟踪后优化

我们可以使用下面几个参数优化一组特征跟踪点，然后重新跟踪以提高获得良好解算的机会：

• Minimum Length – 最小长度，设置最小可接受的跟踪长度阈值，这个长度指的是时间长度，以帧为单位。不达标的特征点将被排除。

如果镜头时间比较长且摄像机移动速度慢，我们最好从长的跟踪轨迹中生成解算。如果短的跟踪轨迹很多，可能会在计算摄像机时导致噪声，使结果不准确，在解算前我们最好移除这些短的跟踪点。

• Track Threshold – 跟踪阈值，此参数决定 CameraTracker 对跟踪点的宽容度。

降低此阈值将使跟踪对图像更改更宽容，从而产生更长的跟踪轨迹。

小提示：我们可以按 F 键，将选中的曲线最大化的展示在坐标图中。

重新跟踪部分帧范围

优化特征点后，我们不一定要重新跟踪整个序列，我们可以使用 Update Track 来分析特定的帧范围。

1. 使用上述参数优化特征点。

2. 点击 Update Track。

此时会弹出一个对话框让我们设置要更新的帧范围。

3. 设置帧范围，然后点击 OK。

CameraTracker 会重新跟踪选中的范围，并将跟踪数据合并到已有的跟踪点中。

注意：我们可能会发现 Camera Tracker 在重新跟踪前会重新检测现有帧上的特征点，这种情况一般会发生在缓存的特征点数据已被清除且需要重建时。

[韩十七]

好啦，这次十七的教程就到这里啦，一不小心就写了个跨年贴，希望大家多多支持十七。

如有疑问，可以跟帖留言，十七会尽快回复噢。

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