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 похудеть, не считая калорий: 5 способов контролировать питание Как похудеть, не считая калорий: 5 способов контролировать питание

Важно следить за тем, сколько вы съели. А вы знаете, много вы едите или мало?

Популярная механика
Феномен Måneskin: что стоит за славой и обожанием группы Феномен Måneskin: что стоит за славой и обожанием группы

Почему ребята из Måneskin могут посоревноваться в популярности с Queen

ЖАРА Magazine
Разработана умная роботизированная инвалидная коляска Разработана умная роботизированная инвалидная коляска

Как умное кресло-коляска позволяет находить оптимальный путь к пункту назначения

ТехИнсайдер
В Иерусалиме обнаружили частный каменный туалет возрастом 2700 лет В Иерусалиме обнаружили частный каменный туалет возрастом 2700 лет

Археологи обнаружили каменный туалет в древнем царском поместье в Иерусалиме

N+1
Ученые объяснили, как нейронные связи в мозгу влияют на «гибкость» ваших решений Ученые объяснили, как нейронные связи в мозгу влияют на «гибкость» ваших решений

Как гибкость мозга позволяет принимать разные решения в схожих ситуациях

ТехИнсайдер
Константин Борисов: Моя миссия — менять качество жизни в стране через осознанную и мягкую работу с людьми и командами Константин Борисов: Моя миссия — менять качество жизни в стране через осознанную и мягкую работу с людьми и командами

Основатель премии Team Awards: о чем его книга и где искать внутреннюю тишину

СНОБ
Фонды чемпионов Фонды чемпионов

Сколько платят боксерам, бойцам ММА и поп-ММА в России и за ее пределами

Forbes
Что нужно знать о победе российской команды Team Spirit на чемпионате мира по Dota 2 Что нужно знать о победе российской команды Team Spirit на чемпионате мира по Dota 2

Почему победа Team Spirit — знаковое событие в истории российского киберспорта

GQ
Стыд и спам Стыд и спам

История спама — от банки посредственной ветчины до многомиллионных махинаций

GQ
Как правильно бегать: 9 полезных советов Как правильно бегать: 9 полезных советов

Что нужно делать до, во время и после выхода на беговую тропинку

VOICE
За границами патриотизма За границами патриотизма

Избранные цитаты на патриотическую тему

Maxim
Не умеют лечить: 6 страшных болезней, от которых до сих пор нет лекарств Не умеют лечить: 6 страшных болезней, от которых до сих пор нет лекарств

Рассказываем о распространенных и редких болезнях, которые пока не умеют лечить

Cosmopolitan
Запеченные младенцы и муж рядом: как рожали на Руси Запеченные младенцы и муж рядом: как рожали на Руси

Самые интересные славянские традиции, связанные с процессов деторождения

Cosmopolitan
Между Танзанией и Казахстаном Между Танзанией и Казахстаном

Компания Reckitt впервые включила в свое гендерное исследование Россию

РБК
Моделирование предсказало существование устойчивых двойных систем сверхмассивных черных дыр Моделирование предсказало существование устойчивых двойных систем сверхмассивных черных дыр

Астрофизики предположили существование двойных систем сверхмассивных черных дыр

N+1
Отеки, усталость, тяжесть: когда и зачем тебе нужен флеболог Отеки, усталость, тяжесть: когда и зачем тебе нужен флеболог

Ты тоже могла сталкиваться с тяжестью в ногах, характерным «гулом», отеками

Cosmopolitan
Что делать при отравлении метиловым спиртом и некачественным алкоголем Что делать при отравлении метиловым спиртом и некачественным алкоголем

Как отличить отравление метанолом от отравления некачественным алкоголем

Maxim
Как в США несколько лет сражались за яйца — история одной нелепой войны Как в США несколько лет сражались за яйца — история одной нелепой войны

Война за яйца: в ходе неё гибли люди и едва ли не погибла целая экосистема

Популярная механика
7 ваших вредных привычек, о которых вы даже не догадываетесь 7 ваших вредных привычек, о которых вы даже не догадываетесь

Не все привычки одинаково полезны, и далеко не всегда мы это осознаем

Psychologies
Эмоциональный интеллект: почему он определяет нашу жизнь Эмоциональный интеллект: почему он определяет нашу жизнь

Как устроен эмоциональный интеллект, почему развивать его никогда не поздно

РБК
Как ухаживать за бородой Как ухаживать за бородой

Борода как женщина: приносит уйму радости и требует, чтобы за ней ухаживали

Maxim
Средиземноморская диета: что говорят о ней отзывы Средиземноморская диета: что говорят о ней отзывы

Рассказываем о плюсах и минусах средиземноморской диеты и делимся идеями меню

Cosmopolitan
Площадь эволюции Площадь эволюции

Реконструкция исторического павильона «Шестигранник» в Парке Горького

Vogue
Скульптура, состоящая из ассоциаций Скульптура, состоящая из ассоциаций

Скульптура на набережной: что москвичи узнали об искусстве и о самих себе

Наука
Идеалы красоты: о пластической хирургии глазами профессионала Идеалы красоты: о пластической хирургии глазами профессионала

Пластическим хирургам часто приходится выступать в роли психотерапевта

Популярная механика
Как интернет сошел с ума из-за сбоя в Facebook, а Дуров нажился на Цукерберге Как интернет сошел с ума из-за сбоя в Facebook, а Дуров нажился на Цукерберге

Как блэкаут в Facebook отразился на Марке Цукерберге, Павле Дурове и других

Cosmopolitan
Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа Как поставить пароль на файлы, папки, диски: 3 проверенных способа

Можно запретить другим людям доступ к отдельным файлам, папкам или даже диску

CHIP
Место силы Место силы

Валерия Дзюба о своем новом офисе в легендарном доме Наркомфина

AD
«Золотая жила» неслучившейся беды: почему в команде нужно обращать внимание на катастрофы, которых не было «Золотая жила» неслучившейся беды: почему в команде нужно обращать внимание на катастрофы, которых не было

Что, если бы компании могли учиться на своих ошибках, при этом их не совершая?

VC.RU
Анализ морфологии зубов опроверг гипотезу о заселении Америки из Японии Анализ морфологии зубов опроверг гипотезу о заселении Америки из Японии

Среди ученых продолжается дискуссия о времени и маршрутах заселения Америки

N+1
Открыть в приложении