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

7 причин, по которым вы можете чувствовать постоянную грусть и тоску: исправляем жизнь к лучшему 7 причин, по которым вы можете чувствовать постоянную грусть и тоску: исправляем жизнь к лучшему

Совершенно нормально чувствовать грусть, но причины этого могут быть разными

Популярная механика
Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона

Короткие импульсы тока продлили эффект глубокой стимуляции при Паркинсоне

N+1
Я, мы, робот: как андроиды проникли в наши дома и головы Я, мы, робот: как андроиды проникли в наши дома и головы

О том, как роботы медленно, но верно становятся частью нашей жизни

Forbes
Своя морковка круглый год Своя морковка круглый год

Сеем морковку под зиму

Наука и жизнь
Тишина в голове: может ли человек какое-то время вообще ни о чем не думать? Тишина в голове: может ли человек какое-то время вообще ни о чем не думать?

Можем ли мы добиться абсолютной ментальной тишины в голове?

ТехИнсайдер
Вечное возвращение Вечное возвращение

Соцсети не просто владеют нашим настоящим, они распоряжаются нашим прошлым

GQ
Сетевому архитектору из Мичигана долго не проводили интернет — тогда он создал свой оператор связи и подключил соседей Сетевому архитектору из Мичигана долго не проводили интернет — тогда он создал свой оператор связи и подключил соседей

Как Джаред Мауч сам себе подключил высокоскоростной интернет

VC.RU
Перестройку доменов в сегнетоэлектрике увидели в реальном времени Перестройку доменов в сегнетоэлектрике увидели в реальном времени

Физики выделили механизмы, происходящие при перестройке доменной структуры

N+1
Не только любовница: что такое финансовая измена и как она убивает отношения Не только любовница: что такое финансовая измена и как она убивает отношения

Ложь о том, как люди тратят деньги, может привести к проблемам в паре

Cosmopolitan
Магазин на ладони. Как ретейл по всему миру стал «умнее» Магазин на ладони. Как ретейл по всему миру стал «умнее»

Какие инновации и тренды влияют на развитие международной розницы

СНОБ
Титановые ногти: новый вид маникюра, который устраняет ломкость и слоение Титановые ногти: новый вид маникюра, который устраняет ломкость и слоение

Крепкие ногти — несбыточная мечта многих девушек

Cosmopolitan
Евгений Федоров Евгений Федоров

Tequilajazzz наконец-то выпускает новый альбом «Камни» — впервые за 12 лет

Собака.ru
Удаленное доказательство Удаленное доказательство

Рассказываем о неравенстве P≠NP и недавней попытке его доказать

N+1
Кубик и Рубик. Сравнится ли Duster с Jimny на офф-роуде? Кубик и Рубик. Сравнится ли Duster с Jimny на офф-роуде?

Сравнение Renault Duster с Suzuki Jimny на первый взгляд выглядит нелогичным

4x4 Club
Вандал 6 раз осквернил могилу дочери своих друзей, чтобы помучить родителей Вандал 6 раз осквернил могилу дочери своих друзей, чтобы помучить родителей

Марк Плейстер раз за разом крушил надгробие на могиле ребенка своих друзей

Cosmopolitan
Природа искусства. Хизер Роуз: Музей современной любви Природа искусства. Хизер Роуз: Музей современной любви

Отрывок из книги Хизер Роуз "Музей современной любви" о познании себя

СНОБ
Каким детям может быть полезна паллиативная помощь и как ее получить Каким детям может быть полезна паллиативная помощь и как ее получить

Паллиативная помощь нужна всем, чей срок ограничен из-за неизлечимой болезни

Psychologies
В Баварии нашли останки раннесредневековой модницы и мужчины-воина В Баварии нашли останки раннесредневековой модницы и мужчины-воина

Немецкие археологи раскопали раннесредневековый некрополь

N+1
Шпион, выйди вон! Шпион, выйди вон!

Не проходит и дня, чтобы мы не зашли на страницу бывшего...

Psychologies
Еще 10 горячих звезд сериалов — участниц нового рейтинга «100 самых сексуальных женщин страны» Еще 10 горячих звезд сериалов — участниц нового рейтинга «100 самых сексуальных женщин страны»

Горячие звезды сериалов

Maxim
Секрет — в брокколи Секрет — в брокколи

Ани Тейлор-Джой о триллере «Прошлой ночью в Сохо»

OK!
Пора проявить гибкость Пора проявить гибкость

Как сохранить суставы в рабочем состоянии?

Men’s Health
Насколько научны современные гороскопы и астрология Насколько научны современные гороскопы и астрология

Есть ли какая-нибудь наука в гороскопах и астрологии?

Популярная механика
Астрономы подтвердили столкновение двух экзопланет 200 тысяч лет назад Астрономы подтвердили столкновение двух экзопланет 200 тысяч лет назад

Во время катаклизма у одной из них могло сорвать атмосферу

N+1
15 стыдных вещей, которые делает каждая женщина 15 стыдных вещей, которые делает каждая женщина

Ни одна девушка в этом не признается

Maxim
Самые страшные вещи, которые люди видели в море Самые страшные вещи, которые люди видели в море

Отправляешься на берег моря с бархатным песочком? Не забудь электрошокер

VOICE
Самые легендарные и роскошные бордели в истории Самые легендарные и роскошные бордели в истории

Об этих заведениях шла дурная слава, поэтому туда все стремились попасть

Maxim
10 пугающих видов оружия для контроля толпы 10 пугающих видов оружия для контроля толпы

Оружие для контроля толпы – зачастую не менее беспощадное, чем народный гнев

Популярная механика
Новая добрая бедность Новая добрая бедность

Татьяна Алешичева о сериале «Уборщица»

Weekend
Почему во время секса возникает боль и как это исправить Почему во время секса возникает боль и как это исправить

Как научиться испытывать не боль, а оргазмы?

Psychologies
Открыть в приложении