Pix4D сканирование

Особенности и возможности Pix4D

С появлением доступных дронов, в частности DJI Phantom, значительно увеличился рынок аэрофотосъемок. Большим спросом пользуется видеосъемка, создание ортофотопланов и 3D моделей именно с БПЛА.

Существуют десятки инструментов для 3D реконструкции по изображениям, но Pix4D от швейцарской компании заслуженно считается одним из наиболее эффективных программных обеспечений.

Pix4D позволяет осуществлять фотограмметрическую обработку мультиспектральных изображений, видео и других данных с БПЛА. Это комплексный подход к 3D-сканированию, который охватывает все этапы: от полета дрона и контроля его траектории до создания трехмерной модели рельефа, ортомозаики, индексной карты. С помощью аналитических инструментов можно вносить изменения в готовую модель.

Основные преимущества Pix4D

• Pix4D поддерживает работу с большинством современных дронов, значительно сокращает общее время съемки и обработки данных.
• Качественные и максимально точные материалы можно получить по данным с фотокамер всех типов: легких и небольших или широкоформатных.
• Программа одновременно обрабатывает и объединяет тысячи фотоизображений, снятых с разных ракурсов. Создание топографических карт и 3d модели местности полностью автоматизировано.
• Pix4D позволяет менять настройки в визуальном представлении модели, регулировать контраст, яркость, тепловой баланс и другие параметры.
• Возможен обмен проектными данными с командой, заказчиками или поставщиками, благодаря использованию файлов стандартных форматов или Pix4D Cloud. 

Процесс съемки c дрона

Перед началом работы следует выбрать тип управления дроном. В режиме свободного полета передвижение БПЛА контролирует оператор. В этом случае, камера делает новые снимки после того, как дрон займет заданное положение.

При выборе автоматического режима необходимо указать в приложении четкие границы исследуемого объекта, требуемую высоту полета, угол наклона камеры и другие параметры. После взлета дрон пролетает над заданной областью, делает снимки, записывает в EXIF-файл ключевые сведения о каждом изображении (долготу и широту, высоту съемки, положение камеры). После окончания полета результат съемки импортируют в программу Pix4D или сохраняют в облаке для дальнейшей обработки. Взлет и посадка БПЛА автоматизированы, но важно чтобы оператор имел представление об управлении дроном, если появятся внезапные помехи или другие трудности в процессе полета.

Алгоритм объединения фотографий

Посредством технологии машинного зрения и фотограмметрии Pix4D ищет схожие точки на многих фото. В обязательном порядке учитываются положение и угол поворота камеры, каждому пикселю подбирается аналог по цветовому соответствию и геометрическому расположению на других снимках. Все совпадения становятся ключевыми точками. Программа строит точку в пространстве, если она обнаружена на 3 и более фотоснимках. От количества ключевых точек, зависит легкость определения координат в пространстве и точность построение моделей. Поэтому важно поддерживать максимальное пересечение между изображениями. Идеальным считается пересечение от 60 до 80%.

Определение пространственных координат всех ключевых точек выполняется методом триангуляции и сопоставления данных из EXIF-файла. С центральной зоны изображения проводится линия зрения до всех ключевых точек, обнаруженных на фото. Пересечение линий — это и есть искомое значение. Для оптимизации параметров модели и минимизации суммы квадратов отклонений применяется алгоритм Левенберга — Марквардта.При обработке снимков образуется расширенное облако точек. В дальнейшем оно используется для формирования поверхности из полигональной сетки. 

На заключительном этапе вычисляется разрешение, а также устанавливается, какие пиксели на фото соответствуют какому полигону. 3D-модель развертывается в плоскость, после этого пространственное положение точки ставится в соответствие оригинальному изображению для указания цвета.

Сферы применения Pix4D

Возможности Pix4D в промышленности очень широкие. Прежде всего, ПО актуально в картографии, геодезии, аэрофотограмметрии. Специально для этой области разработан мультифункциональный инструмент Pix4Dmapper, который автоматически преобразует снимки с БПЛА в 3D-моделей с географической привязкой.

Для рынка недвижимости и социальной культуры подойдет программа Pix4Dmodel. Это новейшее решение для оцифровки архитектурных памятников, объектов ЮНЕСКО, а также других зданий и сооружений.

С помощью трехмерных моделей в Pix4Dbim проводится контроль над процессом строительства, а также корректировка данных в ходе выполнения проекта.

В сельском хозяйстве используется Pix4Dfields для своевременного анализа состояния культур, разработки карт вегетационных индексов, построения геозон и ортомозаик.

Pix4Dag применяется для точного земледелия, преобразует мультиспектральные снимки в карты отражений и карты индексов.

ПО Pix4Dmodel предназначено для создания фотореалистичных 3D-моделей, с дальнейшим экспортом видео и текстурированных моделей в сеть.

Ограничения

Pix4D рассматривает любые отражения как деталь конструкции и автоматически использует их для построения модели. Эти ошибки устраняются вручную встроенными инструментами программы. Однако моря, пустыни и другие однородные поверхности реконструировать с помощью Pix4D невозможно.

Кроме того, в автоматическом режиме предусмотрен лимит по площади аэрофотосъемки в течение одного полета. Это объясняется ограниченным временем работы дрона от одной батареи. Но при необходимости можно заменить аккумулятор и продолжить работу с той точки, где был остановлен предыдущий полет. 

Pix4D — это возможность провести точную разведку территории, собрать и обработать необходимые данные в автоматическом режиме, с минимальными затратами времени, средств и трудовых ресурсов. Разработчики поддерживают и активно развивают продукт, что положительно отражается на функциональности всей линейки и расширяет потенциал применения ПО в промышленных сферах.