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

Еще три вкусных продукта, которые помогут сжечь лишний жир Еще три вкусных продукта, которые помогут сжечь лишний жир

Здоровая и вкусная пища, которая способствует избавлению от лишнего веса

Популярная механика
Какие женщины отталкивают мужчин? Рассуждает Михаил Лабковский Какие женщины отталкивают мужчин? Рассуждает Михаил Лабковский

Несколько эффективных способов отпугнуть мужчину, того совершенно не желая

VOICE
Почему нельзя сдавать пауэрбанк в багаж Почему нельзя сдавать пауэрбанк в багаж

Что может случиться, если сдать power bank в багаж самолета?

CHIP
Женщина родила три пары близнецов за 5 лет из-за особенности в работе яичников Женщина родила три пары близнецов за 5 лет из-за особенности в работе яичников

У Джолин из Бруклина каждый цикл созревает сразу две жизнеспособные яйцеклетки

Cosmopolitan
Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой

Почему в мире бесконечных возможностей мы все чаще чувствуем тревогу, пустоту?

Forbes
Жиросжигающие продукты: список для похудения Жиросжигающие продукты: список для похудения

Узнай, какая еда растопит жир!

Cosmopolitan
Углеродные нанотрубки помогут создать плазмонный интерферометр на чипе Углеродные нанотрубки помогут создать плазмонный интерферометр на чипе

Плазменные волны (плазмоны) — это коллективные возбуждения электронов

Популярная механика
«Я сходила с ума». Мать заработала острый психоз из-за послеродовой депрессии «Я сходила с ума». Мать заработала острый психоз из-за послеродовой депрессии

Кэтрин Шоу из Шрусбери, Великобритания, родила Джуд в разгар пандемии

Cosmopolitan
Правило № 67: Не играйте на путях Правило № 67: Не играйте на путях

Коуч Алексей Ситников исполняет свою версию арии «Что наша жизнь? Игра!»

Tatler
Можно помедленнее? Можно помедленнее?

Slow sex («медленный секс»). Точно стоит попробовать, если есть время и силы

Cosmopolitan
«Обещаю оставаться для тебя загадкой»: Анна Седокова скрывает родителей от мужа «Обещаю оставаться для тебя загадкой»: Анна Седокова скрывает родителей от мужа

Янис Тимма еще не всё узнал о своей жене Анне Седоковой

Cosmopolitan
Психосоматика: что тело говорит о наших проблемах, — объясняет психолог Психосоматика: что тело говорит о наших проблемах, — объясняет психолог

Немало неприятных симптомов возникают как ответ на наши переживания

Cosmopolitan
Амур де труа: твой гид по сексу втроем Амур де труа: твой гид по сексу втроем

Как найти недостающее звено и подготовиться к сексу с третьим не лишним

Playboy
Я бы в блогеры пошел… Я бы в блогеры пошел…

Как выстроить отношения с юным блогером, который живет в соседней комнате?

Psychologies
Как подоить дьявола: целебное молоко сумчатых животных Как подоить дьявола: целебное молоко сумчатых животных

Можно ли молоком тасманийского дьявола лечить инфекции?

Популярная механика
Купчихи, дворянки, магнатки: как женщины Российской империи вели бизнес Купчихи, дворянки, магнатки: как женщины Российской империи вели бизнес

Глава книги об имущественных правах женщин

Forbes
Софья, Исанна Софья, Исанна

Психолог из Петербурга Исанна Аксютова придумала экобренд «ЛюбЛён»

Собака.ru
Чем загрязнен Байкал Чем загрязнен Байкал

Озеро Байкал уже очень сильно загрязнено микропластиковым мусором

Наука
6 советов тем, кто ищет счастья 6 советов тем, кто ищет счастья

Как быть счастливым даже в непростой жизненный период?

Psychologies
15 стыдных вещей, которые делает каждая женщина 15 стыдных вещей, которые делает каждая женщина

Ни одна девушка в этом не признается

Maxim
Диета против аллергии: смягчить симптомы и сбросить вес Диета против аллергии: смягчить симптомы и сбросить вес

Облегчить течение аллергии можно, скорректировав рацион

Cosmopolitan
Гайд по экранам ноутбуков: что важно знать Гайд по экранам ноутбуков: что важно знать

Мы собрали для вас краткий гайд, который поможет разобраться в типах дисплеев

CHIP
Весить 80 кг при росте 165 см - норма! Врачи требуют пересмотра Весить 80 кг при росте 165 см - норма! Врачи требуют пересмотра

Избавляясь от "лишних" килограммов, каждая пятая женщина наносит ущерб здоровью

Cosmopolitan
Екатерина Климова: Если хочешь чего-то большего, сделай это сама Екатерина Климова: Если хочешь чего-то большего, сделай это сама

Екатерина Климова – о семейных буднях, женском счастье и, конечно, о красоте

Добрые советы
Энергетические вампиры внутри нас Энергетические вампиры внутри нас

Как поддерживать запасы сил и находить источники восполнения и вдохновения

Psychologies
Опасная литература: что было написано в первой в мире запрещенной книге Опасная литература: что было написано в первой в мире запрещенной книге

Самой первой в мире запрещенной книгой стал труд колониста Томаса Мортона

Популярная механика
24 часа с Лёлей Гущиной 24 часа с Лёлей Гущиной

Один день участницы шоу «Студия СОЮЗ» на ТНТ Лёлей Гущиной

Cosmopolitan
Путешествие на край детства Путешествие на край детства

Ксения Рождественская о «Маленькой маме» Селин Сьямма

Weekend
Не просто застенчивость: что такое социофобия и как ее лечить Не просто застенчивость: что такое социофобия и как ее лечить

Что такое социофобия, или социальное тревожное расстройство

РБК
12 душераздирающих ДТП с участием российских звезд 12 душераздирающих ДТП с участием российских звезд

Громкие аварии с участием российских звезд

Cosmopolitan
Открыть в приложении