Как нейросети помогают создавать протезы и восстанавливать культурные памятники

Популярная механикаHi-Tech

Мир копий и двойников: зачем нужна цифровая обработка геометрии

Алексей Артёмов

От беспилотных автомобилей до цифровых аватаров: обработка геометрических данных лежит в основе многих технологий, которые быстро становятся привычными. Научный сотрудник Сколтеха, лауреат премии имени Ильи Сегаловича 2021 года и выпускник Школы анализа данных Яндекса Алексей Артёмов рассказывает, как нейросети помогают создавать медицинские протезы и восстанавливать культурные памятники.

Обработка геометрических данных: что это такое

Компьютерное зрение — быстро развивающаяся и суперширокая область компьютерных технологий, к которой причастны сотни тысяч людей. Одни занимаются пониманием и извлечением содержания из изображений, другие — системами видеонаблюдения и автопилотирования, третьи — дополненной реальностью, кино и фотографией.

Моя специализация — цифровая обработка геометрии (3D geometry processing), то есть высокоточная реконструкция объектов по изображениям и создание их трехмерных моделей.

Обработка геометрических 3D-данных — междисциплинарная область на стыке математики, компьютерных наук и инженерного дела. Для построения цифрового трехмерного двойника требуется множество данных об объекте, например большой массив фотоснимков или 3D-сканы (мы используем технологию структурированной подсветки, когда на объект проецируются специальные изображения, позволяющие системе выделить его геометрию). Могут также использоваться камеры глубины, например Kinect. Чем больше данных, тем лучше. Нейросеть или другой алгоритм способны обсчитать массив данных и выдать цифровую версию объекта. Наша задача — сделать процесс настолько точным, чтобы можно было воспроизвести копию, например с помощью 3D-принтера.

Работа специалистов в области восстановления геометрических 3D-данных связана с формой — и этим напоминает работу скульпторов. Всё начинается с подготовки объекта к процессу сканирования и выбору оптимальной стратегии оцифровки — ведь исходными данными могут быть, например, CAD-модели, 3D-сканы, фотографии, чертежи или объемные томограммы.

Само получение трехмерной информации — необходимый, но часто наиболее простой шаг. Затем нужно провести определенные манипуляции с этими данными: очистить их от топологических и геометрических ошибок, убрать шум. Финальный продукт обработки геометрии может быть виртуальным (например, для использования в компьютерной графике) или реальным физическим предметом (скажем, произведенным на 3D-принтере или на станке для лазерной резки).

fcb7387e2475e02ed81b16d3c55d9095.jpg

В последние годы компьютерное зрение и обработка геометрии, как и вся область компьютерных наук, сильно выиграли от внедрения глубокого обучения и нейросетевых моделей, способных автоматически восстанавливать точную 3D-форму объектов и эффективно описывать их содержание по изображениям, даже когда исходные данные зашумлены.

Медицина, реверс-инжиниринг, реконструкция: где применяется geometry processing

Сложно придумать сферу, где компьютерное зрение и обработка геометрических данных не могли бы принести пользу. По сути, geometry processing можно применять везде, где есть потребность в создании физических или виртуальных копий.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как кошке сбросить вес: вот как вы можете помочь питомцу похудеть Как кошке сбросить вес: вот как вы можете помочь питомцу похудеть

Толстые котики — это мило, но и им надо худеть

Популярная механика
Редкого полосатого филина впервые сфотографировали в дикой природе Редкого полосатого филина впервые сфотографировали в дикой природе

Этот вид был открыт в 1872 году, но с тех пор редко попадался на глаза ученым

N+1
Как в лучших фильмах: 5 шпионских гаджетов времен холодной войны Как в лучших фильмах: 5 шпионских гаджетов времен холодной войны

Устройства времен холодной войны, которые делали работу шпионов эффективнее

ТехИнсайдер
Без замены переменных. Секс + дружба = ? Без замены переменных. Секс + дружба = ?

Как уживаются секс и дружба и есть ли в этой паре место любви

СНОБ
«Кухня Древнего мира» «Кухня Древнего мира»

О сырах, которые в Древнем Риме считались скромной пищей

N+1
15 мыслей Игоря Бутмана 15 мыслей Игоря Бутмана

Игорь Бутман — о возрасте, тишине, кино и Моргенштерне

GQ
Театральный продюсер Евгения Шерменева о творчестве в пандемию и театре в инстаграме Театральный продюсер Евгения Шерменева о творчестве в пандемию и театре в инстаграме

Театральный продюсер Евгения Шерменева — о театре, видео и дискретности времени

СНОБ
Внимание на экран Внимание на экран

Почему человеческое внимание теперь ценится больше человеческой жизни

Esquire
Россия 19-го века глазами образованной и свободной англичанки. Фрагмент книги Ольги Хорошиловой Россия 19-го века глазами образованной и свободной англичанки. Фрагмент книги Ольги Хорошиловой

Книга Ольги Хорошиловой "Джентльмен Джек в России"

Esquire
Темные светила: коричневые карлики Темные светила: коричневые карлики

Коричневые карлики – космические тела, светящие совсем недолго

Популярная механика
Любовь к миндалю: почему это хорошо Любовь к миндалю: почему это хорошо

Миндаль хорош и в качестве перекуса, и как ингредиент различных блюд

РБК
SPAсение от стресса SPAсение от стресса

Современный спа – это уже не просто массаж или парение в фитобочке

Добрые советы
За все хорошее. Анастасия Завозова — о присуждении Нобелевской премии писателю из Танзании Абдулразаку Гурне За все хорошее. Анастасия Завозова — о присуждении Нобелевской премии писателю из Танзании Абдулразаку Гурне

Чем примечателен Абдулразак Гурна и куда движется Нобелевская премия

Esquire
Удивительные деревянные механизмы Дерека Хаггера Удивительные деревянные механизмы Дерека Хаггера

Работы Дерека Хаггера – из тех, которые стоит повторить самостоятельно.

Популярная механика
Мужчина зарезал беременную третьим ребенком подругу, за то, что она его бросила Мужчина зарезал беременную третьим ребенком подругу, за то, что она его бросила

К сожалению, домашнее насилие не всегда заметно окружающим

Cosmopolitan
«Шеф, всё пропало!» 5 знаков зодиака, которые не выносят непредсказуемости «Шеф, всё пропало!» 5 знаков зодиака, которые не выносят непредсказуемости

Для каких знаков зодиака важно держать руку на пульсе

Cosmopolitan
Актеры, которые напортачили в первый день съемок Актеры, которые напортачили в первый день съемок

И даже среди звезд кинематографа найдутся те, кто испортят все в первый день!

Maxim
10 обычных вещей, которые почему-то неприличны в Японии 10 обычных вещей, которые почему-то неприличны в Японии

Как ты можешь, сам того не подозревая, обесчестить себя в Японии

Maxim
Тимоти Шаламе Тимоти Шаламе

Правила жизни актера Тимоти Шаламе

Esquire
Герои всегда идут в обход Герои всегда идут в обход

Истории из жизни «Большой Перемены»: как ребятам помогают педагоги и кураторы?

ПУСК
Меняющие реальность Меняющие реальность

Bvlgari переворачивают наши представления о реальности

Grazia
Биоархеологи обнаружили различия в обряде кремации на бельгийских памятниках эпохи палеометалла Биоархеологи обнаружили различия в обряде кремации на бельгийских памятниках эпохи палеометалла

Биоархеологи исследовали останки людей с четырех древних могильников

N+1
Шесть шагов навстречу зиме Шесть шагов навстречу зиме

Как научить собственный организм противостоять климатическим нюансам

Здоровье
Новый русский космизм: от бутылки водки с кыштымским карликом к ракете с Юлией Пересильд Новый русский космизм: от бутылки водки с кыштымским карликом к ракете с Юлией Пересильд

О мифе России, который всегда так или иначе крутится вокруг космоса

СНОБ
10 актеров одной роли, чья дальнейшая карьера не сложилась, — где они сегодня? 10 актеров одной роли, чья дальнейшая карьера не сложилась, — где они сегодня?

Актеры одной роли, которым так и не удалось прыгнуть выше головы

Cosmopolitan
10 интересных сайтов из забытых уголков Интернета 10 интересных сайтов из забытых уголков Интернета

Оказывается, в Интернете есть еще что-то кроме соцсетей

Maxim
Здесь звезда не падала: что не так с гипотезой о «содомском метеорите» Здесь звезда не падала: что не так с гипотезой о «содомском метеорите»

Почему научное сообщество усомнилось в гипотезе о «содомском метеорите»

N+1
«Чувству меры нас научат Маша и три медведя» «Чувству меры нас научат Маша и три медведя»

Успеваем ли мы адаптироваться к вызовам цифровой среды

Psychologies
Все говорят о криптовалютах: стратегии инвестирования в цифровые активы Все говорят о криптовалютах: стратегии инвестирования в цифровые активы

Что нужно знать о цифровых активах для успешного инвестирования?

Популярная механика
Российская адаптация. Что это и для чего нужно? Российская адаптация. Что это и для чего нужно?

Сегодня мы поговорим о региональной адаптации. Что это и зачем нужно?

4x4 Club
Открыть в приложении