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 полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход

Может ли обычный человек получать удовольствие от физических нагрузок?

Популярная механика
Победа Ливерпуля Победа Ливерпуля

Как актриса Джоди Комер добилась успеха

Glamour
Культурный код ИИ: 3 совета по созданию чат-ботов для бизнеса Культурный код ИИ: 3 совета по созданию чат-ботов для бизнеса

Как строить более точные, этичные и адаптивные системы искусственного интеллекта

Inc.
Вверх по течению Вверх по течению

Безмятежный интерьер квартиры в пентхаусе московской новостройки

AD
Леонардо да Винчи. Биография Леонардо да Винчи. Биография

Почему «Джоконда» – шедевр, на который хотят посмотреть вживую миллионы людей

kiozk originals
Вертикаль Вертикаль

Что и на какой высоте ждет вас при подъеме от Земли

N+1
Королева манто Королева манто

Перед тобой Олеся Судзиловская — приготовься к передозировке прекрасного

Maxim
Тренировки для шеи: 10 упражнений для снятия боли и для красивой осанки Тренировки для шеи: 10 упражнений для снятия боли и для красивой осанки

Как избавиться от последствий малоподвижного образа жизни с помощью тренировок

РБК
Хочу сказать Хочу сказать

Татуировки – не просто красивые рисунки на теле

Домашний Очаг
Не могу стать матерью: 3 истории личного выбора Не могу стать матерью: 3 истории личного выбора

Есть разные способы стать родителями. Какой из них выбрать?

Psychologies
Низкоуглеродное государство:  как снизить издержки энергоперехода Низкоуглеродное государство:  как снизить издержки энергоперехода

Переход к зеленой экономике в ближайшие годы станет источником множества рисков

Forbes
Лед тронулся Лед тронулся

Время снега приближается, но и глобальное потепление наступает неумолимо

Men’s Health
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
Как менялась Светлана Светличная: актриса, красоту которой не признавали в СССР Как менялась Светлана Светличная: актриса, красоту которой не признавали в СССР

Как выглядела кинодива Светлана Светличная в разные годы своей долгой карьеры

Cosmopolitan
«Мы же не можем круглыми сутками размышлять о мире во всём мире​»: как рок-звезда Боно из U2 стал венчурным инвестором «Мы же не можем круглыми сутками размышлять о мире во всём мире​»: как рок-звезда Боно из U2 стал венчурным инвестором

Боно из U2 пока что не накопил миллиард, но стремится к этому

VC.RU
Археологи раскопали в Верхней Нубии 142 погребения эпохи неолита Археологи раскопали в Верхней Нубии 142 погребения эпохи неолита

В Верхней Нубии обнаружили 142 человеческих погребения эпохи неолита

N+1
Тебе уже 18, мне — всего 36! Особенности отношений с женщинами младшего возраста Тебе уже 18, мне — всего 36! Особенности отношений с женщинами младшего возраста

Как выстроить отношения с девушкой, которая сильно моложе тебя?

Maxim
Объясняем на пальцах, кто такие Пересильд и Шипенко, и чего ждать от фильма «Вызов» Объясняем на пальцах, кто такие Пересильд и Шипенко, и чего ждать от фильма «Вызов»

Уже сейчас очевидно, что космический кинофильм «Вызов» никогда не окупится

Maxim
Вечно живые Вечно живые

Зинаида Пронченко не любит онлайн, но готова с ним примириться

GQ
Археологи раскопали три средневековых поселения под Муромом и Владимиром Археологи раскопали три средневековых поселения под Муромом и Владимиром

Ученым удалось обнаружить некрополи под Муромом и Владимиром

N+1
«Застенчивая девушка»: принцесса Диана до свадьбы с Чарльзом работала няней «Застенчивая девушка»: принцесса Диана до свадьбы с Чарльзом работала няней

Подробности жизни принцессы Дианы до того, как она вышла замуж за Чарльза

Cosmopolitan
За них точно не стыдно: лучшие российские сериалы последних лет За них точно не стыдно: лучшие российские сериалы последних лет

Удивительный мир русских сериалов

Cosmopolitan
Как не убить SSD раньше времени: 6 простых советов Как не убить SSD раньше времени: 6 простых советов

Как не убить SSD-накопитель раньше времени и продлить срок его службы?

CHIP
Время старших Время старших

Как мы осознаем сегодня возраст? Рассуждают участницы сообщества Young Old

Домашний Очаг
Кто виноват в ДТП? Видео вызвало споры в соцсетях (в ГИБДД все объяснили) Кто виноват в ДТП? Видео вызвало споры в соцсетях (в ГИБДД все объяснили)

Кто нарушил правила дорожного движения и кто виноват в этой аварии?

РБК
Кавказ подо мною Кавказ подо мною

Отправляемся в Приэльбрусье!

Лиза
Калькуляция развода: как таблицы Excel помогли мне уйти от мужа Калькуляция развода: как таблицы Excel помогли мне уйти от мужа

Справиться с расставанием иногда помогают… таблицы

Cosmopolitan
Посмотрите, что делается Посмотрите, что делается

Не секрет и не откровение: в наши дни сериалы — это новый черный

GQ
«Тогда я уйду из дома!»: как справиться с детскими капризами и манипуляциями «Тогда я уйду из дома!»: как справиться с детскими капризами и манипуляциями

Как договориться с малышом, не угрожая и не поддаваясь на манипуляции?

Psychologies
«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.
Открыть в приложении