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

5 лучших стилей тренировки для похудения: эксперты рассказали, как выбрать подходящий способ сжечь лишний вес 5 лучших стилей тренировки для похудения: эксперты рассказали, как выбрать подходящий способ сжечь лишний вес

Подборка тренировочных стилей для избавления от целлюлита и толcтых животов

Популярная механика
«Я думала, что плохо запоминаю людей, а оказалось, у меня «лицевая слепота» «Я думала, что плохо запоминаю людей, а оказалось, у меня «лицевая слепота»

Есть люди, лишенные способности узнавать лица в принципе

Psychologies
Не работает тачпад на ноутбуке: причины и способы решения проблемы Не работает тачпад на ноутбуке: причины и способы решения проблемы

Что делать, если перестал работать тачпад на ноутбуке с Windows

CHIP
Первый гирокар в истории: изобретение русского графа Шиловского Первый гирокар в истории: изобретение русского графа Шиловского

Гирокар - это автомобиль, имеющий два или более колёса, расположенных в линию

Популярная механика
Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты

Исследования выявили ряд интересных фактов, связанных с кофеином

Psychologies
Список Кельтнера: 15 вопросов, которые покажут, есть ли у вашей любви будущее Список Кельтнера: 15 вопросов, которые покажут, есть ли у вашей любви будущее

15 вопросов, ответы на которые покажут, достойны ли ваши отношения Зала славы

Cosmopolitan
Хорошо, как дома Хорошо, как дома

Квартира в Санкт-Петербурге вдохновленная работами американских декораторов

AD
Энергия мирового океана – основа будущей энергетики Энергия мирового океана – основа будущей энергетики

Мировой океан – неисчерпаемый источник энергии

Популярная механика
Ретроспектива Нобелевской премии по литературе: какие страны отмечали в формулировках Ретроспектива Нобелевской премии по литературе: какие страны отмечали в формулировках

Лауреаты каких стран награждались за вклад в национальную литературу

Популярная механика
«Пришел с кастрюлей»: 20 смешных историй о попытках соблазнения «Пришел с кастрюлей»: 20 смешных историй о попытках соблазнения

20 самых забавных историй о мужских попытках обольщения

Cosmopolitan
Кислотность Кислотность

Что мы знаем о кислотности желудочного сока?

Maxim
Cтоит ли смотреть «Не время умирать»? Рассказываем об этом без спойлеров Cтоит ли смотреть «Не время умирать»? Рассказываем об этом без спойлеров

Последний «Агент 007» накрутил финальной эпичности в духе «Мстителей»

Maxim
12 душераздирающих ДТП с участием российских звезд 12 душераздирающих ДТП с участием российских звезд

Громкие аварии с участием российских звезд

Cosmopolitan
Культовые предметы советского дизайна. Почему нам так дорог фотоаппарат «Зенит» Культовые предметы советского дизайна. Почему нам так дорог фотоаппарат «Зенит»

Рассказываем об истории фотоаппаратов «Зенит»

СНОБ
Идеально для зимы! Всё об аугментации губ — попрощайся с сухостью и шелушением Идеально для зимы! Всё об аугментации губ — попрощайся с сухостью и шелушением

Что такое аугментация губ

Cosmopolitan
«Боль в твоей голове: Откуда она берется и как от нее избавиться» «Боль в твоей голове: Откуда она берется и как от нее избавиться»

Отрывок из книги Аманды Эллисон «Боль в твоей голове» о головной боли

N+1
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
Отступление немоты Отступление немоты

Игорь Гулин о «Кажется Эстер» Кати Петровской

Weekend
Вперед, к моногамии: как предотвратить измену Вперед, к моногамии: как предотвратить измену

Измена входит в топ-3 причин развода. Но можно ли ее избежать?

Cosmopolitan
Как сплести кольчугу: расследование ПМ Как сплести кольчугу: расследование ПМ

Почему кольчуга была популярна там, где любая ошибка вела к смерти?

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
Счастье — есть: 6 групп продуктов, которые быстро поднимут тебе настроение Счастье — есть: 6 групп продуктов, которые быстро поднимут тебе настроение

Список полезных и при этом улучшающих самочувствие и тонус продуктов

Лиза
11 горячих афганских моделей, певиц (даже рэперша!) и просто красавиц 11 горячих афганских моделей, певиц (даже рэперша!) и просто красавиц

Без никабов, хиджабов и средневековых предрассудков!

Maxim
Диетолог из Гарварда назвала 5 продуктов, которые помогут улучшить работу мозга и замедлить старение Диетолог из Гарварда назвала 5 продуктов, которые помогут улучшить работу мозга и замедлить старение

Ума Найду рассказала, что она ест для улучшения памяти и концентрации внимания

Inc.
Адская парочка: 3 худшие пары по знаку зодиака Адская парочка: 3 худшие пары по знаку зодиака

Есть такие знаки, которые просто ну никак не могут быть вместе

Cosmopolitan
Food-Tech. Даркстор-доставка Food-Tech. Даркстор-доставка

Дарксторы сражаются с районными супермаркетами за семейный бюджет

Esquire
Умная стрижка, с которой не нужно делать укладку: примеры для волос разной длины Умная стрижка, с которой не нужно делать укладку: примеры для волос разной длины

Умная стрижка — изобретение парикмахеров, которое всем нам просто необходимо

Cosmopolitan
По законам тундры По законам тундры

В северных регионах страны развивают традиционное оленеводство

Агроинвестор
От аллигатора до шимпанзе: 5 животных, которым очень не нравятся дроны От аллигатора до шимпанзе: 5 животных, которым очень не нравятся дроны

Беспилотные летательные аппараты доставляют проблемы не только людям

Playboy
Уточненная модель снизила эффективность нейтронных звезд как детекторов темной материи Уточненная модель снизила эффективность нейтронных звезд как детекторов темной материи

Взаимодействие тяжелых частиц темной материи с нейтронами снизилось

N+1
Открыть в приложении