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

Зачем азиатский профессор создавал вирусы: сумасшедший или спаситель? Зачем азиатский профессор создавал вирусы: сумасшедший или спаситель?

Труды профессора Каваоки наделали много шума во всем мире

Популярная механика
Автобудущее Автобудущее

Мы находимся на пороге одних из самых быстрых перемен в работе транспорта

Популярная механика
Вторая сверхзвуковая: когда гражданские самолеты смогут летать быстрее звука Вторая сверхзвуковая: когда гражданские самолеты смогут летать быстрее звука

Сегодня человечество готово вернуться к сверхзвуку на новом уровне технологий

ТехИнсайдер
Что общего у нейронов с яичницей Что общего у нейронов с яичницей

Рак можно распознать в самый первый момент, когда опухоль только формируется

Наука
Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов

Пошаговый план действий для родственников человека с зависимостью

Psychologies
Как узнать, в чем мы талантливы Как узнать, в чем мы талантливы

Как разглядеть в себе потенциальные таланты и дать им волю?

Psychologies
На свою голову На свою голову

Уходовые процедуры преображают внешний вид волос и восстанавливают их изнутри

Добрые советы
61 год громкой истории про то, как Хрущев стучал ботинком по столу в ООН 61 год громкой истории про то, как Хрущев стучал ботинком по столу в ООН

История о Хрущеве с ботнком

Maxim
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
Новый континент Новый континент

Интерьер в стиле американской классики

SALON-Interior
«Что? Где? Куда?»: вместе с Госавтоинспекцией отвечаем на популярные вопросы о безопасности дорожного движения «Что? Где? Куда?»: вместе с Госавтоинспекцией отвечаем на популярные вопросы о безопасности дорожного движения

Чем больше водитель знает о безопасности, тем лучше для него

GQ
Трезвые факты о фильме «Особенности национальной охоты» Трезвые факты о фильме «Особенности национальной охоты»

Фильм, который переменил всю российскую комедию

Maxim
Мотивация, выбор, прогресс: как работать с лучшими сотрудниками Мотивация, выбор, прогресс: как работать с лучшими сотрудниками

Области, на которых нужно сосредоточиться при наставничестве хороших сотрудников

VC.RU
Земля и небо Земля и небо

Интерьер в природных оттенках на тридцать шестом этаже московской новостройки

AD
Победа Ливерпуля Победа Ливерпуля

Как актриса Джоди Комер добилась успеха

Glamour
«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
«Родные не знали, что этот ребенок существует»: правда и ложь об «отказниках» «Родные не знали, что этот ребенок существует»: правда и ложь об «отказниках»

Можем ли мы осуждать родителей за решение оставить ребенка?

Psychologies
Назло невестке: как жена Александра III сделала первую пластику на Руси Назло невестке: как жена Александра III сделала первую пластику на Руси

Мария Федоровна стала первой, кто сделал пластическую операцию в Империи

Cosmopolitan
Сотворение Адама Сотворение Адама

За что все (и мы) любят Адама Драйвера

Glamour
Изменение климата сократило срок службы водохранилищ в высокогорной Азии Изменение климата сократило срок службы водохранилищ в высокогорной Азии

Тающие ледники размывают породу в горах и приносят больше осадка

N+1
Николай Стоцкий: Николай Стоцкий:

Актер Николай Стоцкий прожил бок о бок с Сергеем Колтаковым больше тридцати лет

Караван историй
Правила защиты от «сложных» членов семьи Правила защиты от «сложных» членов семьи

Как быть, если общение с некоторыми членами семьи лишь портит вам нервы?

Psychologies
Токсичные отношения? Вы не «жертва», а «мишень» Токсичные отношения? Вы не «жертва», а «мишень»

Чем отличаются жертвы и мишени абьюзеров

Psychologies
Вертикаль Вертикаль

Что и на какой высоте ждет вас при подъеме от Земли

N+1
Автора! Автора!

Старые добрые сценаристы тихо плачут в сторонке — за дело берутся нейросети

GQ
Я так вижу Я так вижу

Выставка Lady Dior As Seen By наконец приехала в Москву!

Grazia
Кольцо американской «безопасности» вокруг Китая Кольцо американской «безопасности» вокруг Китая

Новый плацдарм для военных амбиций Вашингтона

Эксперт
Черви-мусороеды, солнце в банке, съедобные бутылки: 5 значимых экоразработок последних 10 лет Черви-мусороеды, солнце в банке, съедобные бутылки: 5 значимых экоразработок последних 10 лет

5 экологических разработок, которые способны изменить жизнь на планете

Популярная механика
5 корейских сериалов для тех, кто уже посмотрел «Игру в кальмара» 5 корейских сериалов для тех, кто уже посмотрел «Игру в кальмара»

Что еще заслуживает внимания, если работу Хван Дон-хека вы уже видели

GQ
Никто не любит пенсии Никто не любит пенсии

Граждане должны сами заботиться о собственном будущем

Эксперт
Открыть в приложении