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 сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику Как правильно сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику

Собирать компост на даче необходимо. Как это сделать правильно?

Популярная механика
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
Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами Японцы сделали роборуку с человеческими мышцами

Японские инженеры разработали биогибридную руку с человеческими мышцами

N+1
Для полного счастья Для полного счастья

Все ли тренинги и марафоны от инстаграм-гуру одинаково полезны

Glamour
Нация умных людей Нация умных людей

История израильского экономического чуда

kiozk originals
Как запустить стартап без денег (пошаговая инструкция) Как запустить стартап без денег (пошаговая инструкция)

Можно ли построить полноценный бизнес без денег?

Inc.
«Муж всем говорит, что у нас будет сын, хотя я беременна девочкой» «Муж всем говорит, что у нас будет сын, хотя я беременна девочкой»

Стоит ли расчитывать на рождение ребенка «правильного» пола?

Psychologies
Кому светят звезды Michelin. Что важно знать о главном ресторанном гиде Кому светят звезды Michelin. Что важно знать о главном ресторанном гиде

Все, что нужно знать о Красном гиде Michelin

РБК
Трудности перевода: что не так с голосовыми помощниками Трудности перевода: что не так с голосовыми помощниками

Почему сфера голосовых помощников еще далека от инновационных прорывов?

Inc.
Вы знали, сколько это стоит? 10 фильмов с самыми дорогими спецэффектами Вы знали, сколько это стоит? 10 фильмов с самыми дорогими спецэффектами

Зрелищные кинокартины, на создание которых были потрачены миллионы долларов

Cosmopolitan
Между Танзанией и Казахстаном Между Танзанией и Казахстаном

Компания Reckitt впервые включила в свое гендерное исследование Россию

РБК
Неудачные свидания после знакомства в интернете: 5 историй Неудачные свидания после знакомства в интернете: 5 историй

Кому-то удается найти себе пару через приложения, но точно не нашим героям

Psychologies
Как миллиардер Валентин Гапонцев построил свою компанию, но не смог найти преемника Как миллиардер Валентин Гапонцев построил свою компанию, но не смог найти преемника

Как Валентин Гапонцев создавал свою компанию IPG Photonics

Forbes
Как с разных планет Как с разных планет

Ученые и бизнесмены не могут найти общий язык по теме климатических изменений

РБК
Самая известная советская эскортница: как сложилась судьба «Интердевочки» Самая известная советская эскортница: как сложилась судьба «Интердевочки»

Елена Яковлева с детства знала, что станет актрисой

Cosmopolitan
«Разум — наш самый мощный инструмент. Нет ничего, что он не мог бы осуществить» «Разум — наш самый мощный инструмент. Нет ничего, что он не мог бы осуществить»

Павел Дуров — о разуме, воле, свободе и корпорациях

Inc.
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
«Игра в кальмара»: Человек играющий «Игра в кальмара»: Человек играющий

Почему вам обязательно нужно посмотреть «Игру в кальмара»

GQ
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
Предсказывая будущее: что такое предиктивная аналитика и как она поможет избежать аварий и техногенных катастроф Предсказывая будущее: что такое предиктивная аналитика и как она поможет избежать аварий и техногенных катастроф

Возможно ли спрогнозировать поломку оборудования?

Популярная механика
Легко повторить дома: необычные виды французского маникюра Легко повторить дома: необычные виды французского маникюра

Французский маникюр снова в тренде

Cosmopolitan
Мультики для взрослых: как детский кинематограф поможет тебе в жизни (и в карьере) Мультики для взрослых: как детский кинематограф поможет тебе в жизни (и в карьере)

Какие ориентиры могут задать мультфильмы?

Playboy
Пять космических туристов, слетавших в космос веселья ради Пять космических туристов, слетавших в космос веселья ради

Пять космических туристов, проложивших тропу к космодромам

Maxim
В роли жертвы В роли жертвы

Постоянно рвешься спасать партнера, считая, что без тебя он пропадет?

Лиза
Мужа приговорили к смертной казни за то, что он поджег жену время прямого эфира Мужа приговорили к смертной казни за то, что он поджег жену время прямого эфира

Суд вынес смертный приговор китайцу, лишившего жизни жену в прямом эфире

Cosmopolitan
История о том, как мужчине пришлось жениться на журавлихе История о том, как мужчине пришлось жениться на журавлихе

Крисом Кроу нечаянно (и на всю жизнь) стал мужем редкой птицы!

Maxim
Как психологи справляются с утренним стрессом: 8 способов Как психологи справляются с утренним стрессом: 8 способов

Что делать, если вы проснулись с плохим настроением?

Psychologies
5 фильмов о непростых отношениях с технологиями 5 фильмов о непростых отношениях с технологиями

Кино о технологиях: от несбывшихся мечтаний до пугающих прогнозов.

GQ
Новая добрая бедность Новая добрая бедность

Татьяна Алешичева о сериале «Уборщица»

Weekend
«Это смерть за мной приходила»: как самопрограммирование сводит нас в могилу «Это смерть за мной приходила»: как самопрограммирование сводит нас в могилу

Отрывок из книги «Фокус на жизнь» — глава о самореализующихся пропрочествах

Forbes
Открыть в приложении