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 правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца Как правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца

Как при выборе собаки оценить её характер и поведение

Популярная механика
Генотипы А и D вируса гепатита В распространились по Европе около 4000 лет назад Генотипы А и D вируса гепатита В распространились по Европе около 4000 лет назад

Гепатит В развивался еще в эпоху неолита и бронзы

N+1
Кибербезопасность в бизнесе — игнорировать нельзя использовать Кибербезопасность в бизнесе — игнорировать нельзя использовать

Как кибербезопасность вписывается в общую систему информационной безопасности

Inc.
Наши тритоны Наши тритоны

Мини-пруд на садовом участке — интересный опыт общения с природой

Наука и жизнь
Цветовые ошибки: как один оттенок способен испортить весь интерьер Цветовые ошибки: как один оттенок способен испортить весь интерьер

Какие ошибки в выборе цвета стен способны испортить весь интерьер?

VOICE
5 лайхаков, которые уберегут деньги на вашем счету от мошенников 5 лайхаков, которые уберегут деньги на вашем счету от мошенников

Утечки данных, в том числе и банковских карт, происходят регулярно

CHIP
«Включай мозги!»: почему мы помним своих учителей? «Включай мозги!»: почему мы помним своих учителей?

Наши герои делятся историями о педагогах, которые запомнились им на всю жизнь

Psychologies
«Я влюбилась, поехала крыша!»: Галина Беседина призналась, что изменяла мужу «Я влюбилась, поехала крыша!»: Галина Беседина призналась, что изменяла мужу

Галина Беседина раскрыла причины первого развода и отсутствия детей

Cosmopolitan
Даосские женские практики для интимных мышц Даосские женские практики для интимных мышц

Даосская практика с нефритовым яйцом — кому она может быть полезна?

Psychologies
Между Танзанией и Казахстаном Между Танзанией и Казахстаном

Компания Reckitt впервые включила в свое гендерное исследование Россию

РБК
Очень сердечный жест Очень сердечный жест

Определить, что причиной боли в груди является сердце, можно с помощью… жестов

Здоровье
Когда тревога невыносима: наши детские травмы и первые правила самопомощи Когда тревога невыносима: наши детские травмы и первые правила самопомощи

Не все травмы можно излечить даже с самым профессиональным психотерапевтом

Psychologies
Установка прошла успешно Установка прошла успешно

15 главных вопросов о современных имплантах груди

Собака.ru
Я так вижу Я так вижу

Выставка Lady Dior As Seen By наконец приехала в Москву!

Grazia
Театр луны Театр луны

Певица Кристина Луна рассказала об ощущении возраста и ностальгии по 90-м

Grazia
9 вопросов о здоровье груди 9 вопросов о здоровье груди

Отвечаем на самые важные вопросы о молочных железах

Лиза
4 признака того, что вы слишком контролируете своих подчиненных 4 признака того, что вы слишком контролируете своих подчиненных

Как понять, что вы выбрали неудачный стиль управления?

Psychologies
Одна вокруг света: Панамский канал и путь в неизвестность Одна вокруг света: Панамский канал и путь в неизвестность

Путешественницы рассказывают, как устроена шлюзовая система Панамского канала

Forbes
В погребении с кубком Нестора оказались кремированные останки нескольких человек В погребении с кубком Нестора оказались кремированные останки нескольких человек

Ученые повторно исследовали останки, обнаруженные в погребении с кубком Нестора

N+1
Вечно живые Вечно живые

Зинаида Пронченко не любит онлайн, но готова с ним примириться

GQ
Халк на телефоне и силиконовый имплант: чудесные истории спасения от пуль Халк на телефоне и силиконовый имплант: чудесные истории спасения от пуль

Сохранить жизнь при перестрелке могут не только бронежилеты

Playboy
Сезонные напасти Сезонные напасти

Как защитить себя и своих близких от обострения хронических заболеваний осенью?

Добрые советы
Луи-Филипп: король баррикад и олигархов Луи-Филипп: король баррикад и олигархов

«Король-буржуа» оказался последним Бурбоном на троне Франции

Дилетант
Частный детектив разоблачила 150 измен и учит распознавать признаки неверности Частный детектив разоблачила 150 измен и учит распознавать признаки неверности

Частный детектив рассказывает о своей работе и о признаках супружеской измены

Psychologies

Автобиография легендарного редактора журнала Vogue

Esquire
Как израильский историк был гидом в бывших концлагерях Польши. Глава книги «Монстр памяти» Ишая Сарида Как израильский историк был гидом в бывших концлагерях Польши. Глава книги «Монстр памяти» Ишая Сарида

Отрывок из книги «Монстр памяти» — об интерпретации прошлого

Esquire
Почему их называли «морковниками»? Тяжелая доля холостяков на Руси Почему их называли «морковниками»? Тяжелая доля холостяков на Руси

Мужчин, которые вовремя не нашли невесту ожидала нелегкая судьба

Cosmopolitan
«Ни одного года мы не ели хлеба вволю» «Ни одного года мы не ели хлеба вволю»

«В соседнем селе 7 июня умерли с голоду в один день шестнадцать человек»

Наука
Умные и глупые нации. Почему бедные страны так и остаются бедными Умные и глупые нации. Почему бедные страны так и остаются бедными

Почему бывшие колонии до сих пор относятся к самым бедным странам в мире?

СНОБ
Премьер-министр и шахтер: Кейт Миддлтон изучила свое генеалогическое дерево Премьер-министр и шахтер: Кейт Миддлтон изучила свое генеалогическое дерево

Кейт Миддлтон призналась, что изучила свое генеалогическое дерево

Cosmopolitan
Открыть в приложении