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

Что делать, если у кошки или собаки блохи: вот как от них избавиться Что делать, если у кошки или собаки блохи: вот как от них избавиться

Как заметить блох на питомце и что с ними делать?

Популярная механика
Можно не голодать: щадящая диета для похудения Можно не голодать: щадящая диета для похудения

Выбирайте постепенный и безопасный способ снижения веса

VOICE
Спящий режим и гибернация – в чем разница? Спящий режим и гибернация – в чем разница?

Чем сон ПК отличается от гибернации? Разбираем два режима экономии энергии

CHIP
Мнение: как PowerBook от Apple изменил все ноутбуки 30 лет назад Мнение: как PowerBook от Apple изменил все ноутбуки 30 лет назад

Стивен Синовски вспоминает прошлое

VC.RU
Занятия творчеством улучшают внимательность и память студентов Занятия творчеством улучшают внимательность и память студентов

Уделять время искусству может быть так же важно, как готовиться к экзаменам

ТехИнсайдер
Театр одного актера: Джейк Джилленхол устраивает драму в фильме «Виновный» Театр одного актера: Джейк Джилленхол устраивает драму в фильме «Виновный»

Почему «Виновный» — достойное кино о полицейском произволе

Forbes
Знаменитая японская система умывания: 7 шагов к идеальной коже Знаменитая японская система умывания: 7 шагов к идеальной коже

Многоступенчатая система умывания по-азиатски

VOICE

Автобиография легендарного редактора журнала Vogue

Esquire
Торнадо многозадачности: как использовать «соковыжималку» для борьбы с тревогой Торнадо многозадачности: как использовать «соковыжималку» для борьбы с тревогой

Отрывок из книги «Разберись с тревогой» Риса Уильямс

Forbes
Каково это – покупать картинки в интернете за миллионы долларов Каково это – покупать картинки в интернете за миллионы долларов

Исповедь Pranksy, NFT-коллекционера, чей точный возраст неизвестен

Esquire
Ненавистная немка: почему жену Николая II не любили в России Ненавистная немка: почему жену Николая II не любили в России

Простой народ, и аристократы терпеть не могли жену Николая II

Cosmopolitan
Какая разница? Звездные пары, где мужчина значительно старше избранницы Какая разница? Звездные пары, где мужчина значительно старше избранницы

Пары с внушительной разницей в возрасте

Cosmopolitan
Не ровен час: зачем нужно точно измерять время и почему рабочие невзлюбили часы Не ровен час: зачем нужно точно измерять время и почему рабочие невзлюбили часы

Дэвид Руни рассказывает о 12 изобретениях, связанных с измерением времени

Forbes
Коботы вместо роботов: куда нас ведёт Четвёртая промышленная революция Коботы вместо роботов: куда нас ведёт Четвёртая промышленная революция

Автоматизация производства, роботизация — что они означают в реальности?

Inc.
Хеви-метал, стадионные гимны, лебединая песня: 5 важнейших альбомов Queen Хеви-метал, стадионные гимны, лебединая песня: 5 важнейших альбомов Queen

Пять лонгплеев от Queen, повлиявших на музыкальную индустрию

Esquire
Танцы с пиками Танцы с пиками

Как Эйзенштейн планировал оправдать Сталина, а в результате его обличил

Weekend
Больше кислорода Больше кислорода

Правила выбора приточного клапана для квартиры

Идеи Вашего Дома
Футболка с вышивкой из нанотрубок записала электрокардиограмму Футболка с вышивкой из нанотрубок записала электрокардиограмму

На ощупь такая умная футболка не отличается от обычной

N+1
Тихие омуты Тихие омуты

Инновации в унитазах: чем подкупает вариант с инсталляцией

Идеи Вашего Дома
Салман Рушди: «Кишот». Сатирический роман современного классика Салман Рушди: «Кишот». Сатирический роман современного классика

Отрывок из первой главы сатирического романа британского прозаика Салмана Рушди

СНОБ
Криптоутки Криптоутки

Сегодня DApp-игры – один из самых быстрорастущих рынков

Популярная механика
Физики наложили ограничения на пятую силу и зарядовый размер нейтрона в одном эксперименте Физики наложили ограничения на пятую силу и зарядовый размер нейтрона в одном эксперименте

Физики измерили среднеквадратичный зарядовый размер нейтрона

N+1
История вопроса: рекрутская повинность История вопроса: рекрутская повинность

Когда появилась рекрутская повинность и выражение «забрить в солдаты»

Культура.РФ
Жуй на здоровье: как жевательная резинка может помочь всему организму Жуй на здоровье: как жевательная резинка может помочь всему организму

Как жевательная резинка помогает организму в самых разных ситуациях

Популярная механика
Археологи описали египетских фаянсовых скарабеев из детских сарматских погребений Археологи описали египетских фаянсовых скарабеев из детских сарматских погребений

Археологи исследовали египетских фаянсовых скарабеев

N+1
«Французская революция» «Французская революция»

Французскую революцию нередко называют матерью современной политической культуры

N+1
MAXIM рецензирует самый обсуждаемый российский фильм года «Петровы в гриппе» MAXIM рецензирует самый обсуждаемый российский фильм года «Петровы в гриппе»

«Петровы в гриппе» — не фильм, а квинтэссенция всего, что ты любишь в нашем кино

Maxim
Перуанская орхидея инков Перуанская орхидея инков

Перуанская орхидея инков, в сущности, никакая не «инков»

Weekend
Как устроен замок и сколько стоит его построить? Как устроен замок и сколько стоит его построить?

Поговорим о тонкостях постройки замков

Популярная механика
«До „джуна“ еще нужно дорасти»: как IT-компании готовят себе кадры с помощью стажировок «До „джуна“ еще нужно дорасти»: как IT-компании готовят себе кадры с помощью стажировок

Представители IT-компаний рассказали, как они готовят кадры с помощью стажировок

Inc.
Открыть в приложении