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

Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости

Вы хорошо спите, правильно питаетесь и все-таки чувствуете упадок сил?

Популярная механика
Пластика, деньги или талант? Что помогло Белле Хадид стать суперзвездой к 25-ти Пластика, деньги или талант? Что помогло Белле Хадид стать суперзвездой к 25-ти

Как Белла Хадид превратилась в супермодель-трендсеттера с мировым именем

Cosmopolitan
Исследователи создали роботизированную руку, управляемую силой мысли Исследователи создали роботизированную руку, управляемую силой мысли

Ученые позволили парализованному мужчине управлять роботизированной рукой

Inc.
В плену эмоций В плену эмоций

Как научиться владеть собой?

Добрые советы
Раскрыта cтратегия, которой следуют успешные люди на пути к большой цели Раскрыта cтратегия, которой следуют успешные люди на пути к большой цели

Какими качествами должны обладать эффективные лидеры и сотрудники

Inc.
Что за трава — сныть, и зачем люди ее едят Что за трава — сныть, и зачем люди ее едят

Состав и полезные свойства сныти для питания, красоты и здоровья.

РБК
Состав косметики: на что обращать внимание при выборе Состав косметики: на что обращать внимание при выборе

Каждый потребитель косметических средств хотя бы раз ошибался при выборе

РБК
Читать нельзя бросить: 6 сложных фантастов, которые смогут вас удивить Читать нельзя бросить: 6 сложных фантастов, которые смогут вас удивить

Поверьте, игра стоит свеч – не зря же эти книги стали фантастической классикой!

Популярная механика
7 качеств, которые помогут вам сблизиться с партнером 7 качеств, которые помогут вам сблизиться с партнером

Умение выстраивать здоровые отношения — то, чему учатся всю жизнь

Psychologies
Генетики подтвердили родство между Сидящим Быком и его правнуком Генетики подтвердили родство между Сидящим Быком и его правнуком

Генетикам удалось извлечь ДНК из волос индейского вождя Сидящего Быка

N+1
Какой завтрак полезнее: два яйца или каша? Какой завтрак полезнее: два яйца или каша?

Какой завтрак более полезный – белковый или углеводный?

Cosmopolitan
Выходи за толстого: 20 самых глупых советов наших мам и бабушек про отношения Выходи за толстого: 20 самых глупых советов наших мам и бабушек про отношения

Сеть переполнена «секретами наших бабушек», которые помогут сохранить брак

Cosmopolitan
Сильная и зависимая: как становятся жертвой абьюза благополучные женщины Сильная и зависимая: как становятся жертвой абьюза благополучные женщины

Как жертвами абьюза становятся женщины, которые, кажется, от этого застрахованы

Cosmopolitan
Удивительные деревянные механизмы Дерека Хаггера Удивительные деревянные механизмы Дерека Хаггера

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

Популярная механика
Поступи в институт и найди себя Поступи в институт и найди себя

Почему нас задевает сюжет, когда молодые люди ищут себя вне института?

СНОБ
Анастасия Вертинская: Анастасия Вертинская:

Анастасия Вертинская вспоминает свое детство и рассказывает о родителях

Караван историй
Не выходит: 7 причин возникновения запора и как с ними бороться Не выходит: 7 причин возникновения запора и как с ними бороться

Какими могут быть причины запора и что с этими причинами делать

Cosmopolitan
Зима близко: руководство по тренировкам в холодную погоду Зима близко: руководство по тренировкам в холодную погоду

Занятия в холодное время года дают особые преимущества

Men’s Health
Группа ноль. Что нужно знать о самой редкой группе крови? Группа ноль. Что нужно знать о самой редкой группе крови?

Нулевой резус-фактор — самая редкая группа крови

Esquire
Peugeot Traveller 4х4. Проще сделать самому Peugeot Traveller 4х4. Проще сделать самому

Peugeot Traveller 4х4 — микроавтобус для приключений и дальних странствий

4x4 Club
Пример для подражания: Оксана Лаврентьева Пример для подражания: Оксана Лаврентьева

Оксана Лаврентьева – бизнесвумен, коуч и создатель бренда одежды OLOLOL

Cosmopolitan
Физики научились останавливать тяжелые нейтральные молекулы Физики научились останавливать тяжелые нейтральные молекулы

Физики смогли остановить и поймать в ловушки молекулы фторида стронция

N+1
Логический кубит стал устойчив к шумам Логический кубит стал устойчив к шумам

Квантовые коды коррекции ошибок работают не только в теории, но и на практике

N+1
Не такой, как остальные. Тест-драйв Chevrolet Trailblazer Не такой, как остальные. Тест-драйв Chevrolet Trailblazer

Где выпускают самый маленький кроссовер Chevrolet?

РБК
Андроид-чемпион: как устроен чемпионат мира по футболу среди роботов Андроид-чемпион: как устроен чемпионат мира по футболу среди роботов

Российская команда одержала победу на чемпионате мира. Правда, среди роботов

Популярная механика
10 простых способов звучать эффектно на совещании 10 простых способов звучать эффектно на совещании

Как улучшить речь перед выступлением в переговорке или "зуме"?

Playboy
Древний добытчик соли в Австрии отведал пива и сыра с плесенью Древний добытчик соли в Австрии отведал пива и сыра с плесенью

Биологи исследовали палеофекалии, обнаруженные в соляных шахтах

N+1
Он не влюбленный, он маньяк! 5 сериалов, которые научат тебя разбираться в людях Он не влюбленный, он маньяк! 5 сериалов, которые научат тебя разбираться в людях

Сериалы, в которых под маской милого принца прятался опасный маньяк

Cosmopolitan
10 автомобилей, опередивших своё время 10 автомобилей, опередивших своё время

Нам повезло – мы живём в золотой век автомобилестроения

Популярная механика
Екатерина Попова о 10 вещах, которые не должна делать женщина после 30 лет Екатерина Попова о 10 вещах, которые не должна делать женщина после 30 лет

К 30 годам женщина должна перестать делать эти вещи

VOICE
Открыть в приложении