直升机和各种无人机逐渐成为许多专业活动领域中熟悉的工具。 高估无人机在摄影师和摄像师手中的能力非常困难，但是可以在工业和大地测量学领域精确地充分实现这些设备的潜力。 特别是，如果直升机正在运行专用软件，并且航空勘测材料是经过计算机处理的，并用于分析各种数据。
一些公司生产用于解决特定问题的软件，但是有些项目同时适合多个活动领域。 这些制造商之一是瑞士Pix4D公司，该公司自2011年以来一直在摄影测量领域开发各种解决方案。 从欧洲最大的理工大学EPFL的分支机构（或称计算机视觉实验室）开始，如今Pix4D已成为世界上增长最快的公司之一。 基于在创建用于将多光谱图像转换为3D模型和三维地图的软件方面的丰富经验，该公司开发了一系列适用于建筑和地籍，农业，航空摄影测量和房地产的软件产品。
如何运作
Pix4D产品可让您从不同角度自动将数百张照片拍摄到四轴飞行器的相机上，然后使用特殊算法对其进行处理并组合成一个地形图或3D模型。 简单来说，程序的原理与人类视觉的原理非常相似。 我们的眼睛从不同的角度看到相同的对象，并且大脑根据这种差异将这些图像转换为三维图像。
首先，要求用户选择一种可用的控件类型。 可以选择Freeflight任务模式，在该模式下，操作员负责直升机的运动，并且在将无人机位置更改为给定的水平和垂直值后，相机会拍摄新的一帧。
在自动模式下，为了建立数字高程模型（DEM），需要在应用程序中设置记录对象的边界，飞行高度，摄像机角度和其他参数。 起飞和降落是自动进行的，但是如果在无人机路上遇到无法预见的困难或障碍，飞行员必须具备无人机控制技能。
起飞后，直升机将自动飞过要拍摄的区域，并做出必要的帧数。 该程序还将有关每张照片的信息写入单独的EXIF文件中，该文件指示经度和纬度，飞行高度和相机角度的数据。 拍摄完成后，必须将获取的数据导入Pix4D程序或发送到云存储进行处理。 借助模式识别技术，将开始搜索照片中的公共点或“连接点”：搜索不同照片中颜色和几何排列的像素的独特相似组合，因此，这种巧合成为关键点。 找到的匹配项越多，构建模型的准确性就越高。 要在空间上建立此模型的点，必须在至少三张照片上进行匹配，但在更大数量上要更好，并且如果照片的重叠在横向上至少为60％，在纵向上至少为75％，则可以匹配。
接下来，通过三角剖分和从EXIF文件提取数据来计算每个关键点的空间坐标。 图像占据拍摄照片的中心区域，并从视线到照片中找到的每个关键点。 这些线相交的结果给出了空间坐标的期望值。 另外，使用Levenberg-Marquardt算法或bundle方法来最小化误差集的平方和。
基于所有这些计算，程序将构建一个扩展的点云以生成由多边形或网格组成的可移动表面。 最后一步是计算像素的大小，并确定照片中像素与生成的网格的对应关系。
程序完成后，您将获得所需区域的三维模型。 您可以更改比例，调整对比度和亮度，热平衡，将接收到的数据导入GIS和CAD程序，测量土方工程量，使用正交拼合编辑器从图像集中选择所需的片段以及其他功能。
应用领域
Pix4D的产品线包括Pix4Dmapper，Pix4Dfields，Pix4Dmodel，Pix4Dbim等产品，以及用于构建直升机飞行路线的免费Pix4Dcapture应用程序。
在工业上使用Pix4D软件的潜力巨大。 首先，当然，该软件可用于大地测量，制图，航空摄影测量，以建立准确的3D地图。 为了解决这一领域的问题，Pix4Dmapper是合适的。 这是具有丰富功能的工具。 借助它的帮助，您可以将该区域的航拍照片转换为三维图像。 处理过程本身在计算机上或在Pix4D云存储中进行，您需要在其中将所有收集的数据发送进行转换。 该程序可以测量在3D模型上获得的对象的大小，面积和体积。 这有助于远程进行现场检查。 测量的精度在X和Y平面上为1-2 cm /像素，在Z平面上为1-3 cm /像素（取决于要拍摄的区域的高度差）。 也可以对点云进行分类：用彩色突出显示模型和曲面的必要元素（地球，沥青，高植被，建筑物，人为对象），以进行准确的分析和项目的后续调整。 使用Pix4Dmapper，可以获得高分辨率的正镶嵌图，数字地形和地形模型，等高线图和反射率图以及具有温度值的图。
社会文化领域和房地产领域的代表将对另一个名为Pix4Dmodel的工具感兴趣。 在它的帮助下，历史古迹，联合国教科文组织世界遗产，建筑结构的数字化。 生成的模型可用作VR头戴式耳机程序中的交互对象，或用于创建飞行视频并随后在流行的视频托管网站上发布。 可用各种流行格式（.bj，.fbx，.dxf，.ply）导出生成的模型，以用于仿真程序和3D打印。
已经开发了用于农业的工具。 Pix4Dfields允许您计算和比较光谱指数和植被指数，建立地理围栏和正马赛克。
Pix4Dbim是针对建筑公司的强大程序。 有了它，由于该区域的地形图和等高线图的自动构建，二维或三维投影以及按时间顺序显示的建筑施工的各个阶段，因此用户可以获得其项目的完整图片。 Pix4Dbim使评估施工进度变得非常容易：只需导出CAD工程图，并将其与生成的BIM数据进行简单的叠加即可比较。
而且，当然，所有工具中获得的数据和模型都可以上传到Pix4D云中，留下评论，处方并与客户或您的团队共享。
局限性
Pix4D的产品存在轻微缺陷。 该程序将任何反射表面识别为结构元素，并自动对其进行处理以创建模型。 内置的工具可以轻松消除此类错误，但是Pix4D尚不适合将海面或湖泊数字化。
同样在自动模式下，一次飞行的航拍区域也受到限制。 高度越高（分辨率越低），重叠程度越低（关键点越少，模型重建的精度越低），一次可以覆盖的面积越大。 例如，Phantom 4 Pro直升机模型的拍摄高度为200米（5.5厘米/像素），最小重叠（纵向75％，横向60％）可以捕获100公顷的地形。 这是由于无人机用一个电池工作的时间。 但是，没有人愿意去更换电池并从上次调查完成的地方继续执行任务。 现代路线规划应用程序使您可以执行此操作。 技术不会停滞不前，每种新型直升机都可以在空中停留的时间越来越长。 不要忘记Pix4D会定期支持和开发其产品，这会影响整个产品线的功能。
Pix4D的软件支持与大多数现代无人机一起使用，可加快并简化摄影测量，数字化和建立3D模型的过程。 工业公司不必再因租用直升机进行检查而蒙受损失。 Pix4D可以快速准确地勘测地形，还可以自动收集和处理用户所需的信息。 几年前，许多企业只能梦dream以求。 但是，由于技术的发展和无人机的生产，即使对于小型公司，创建精确3D卡的能力也变得可以使用。