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 ученые отправляют послания иным цивилизациям и сколько нам ждать ответа? Как ученые отправляют послания иным цивилизациям и сколько нам ждать ответа?

METI — попытки передачи межзвездных посланий

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

Японские инженеры разработали биогибридную руку с человеческими мышцами

N+1
В куске янтаря впервые обнаружили уникального краба, возраст которого составляет 100 миллионов лет В куске янтаря впервые обнаружили уникального краба, возраст которого составляет 100 миллионов лет

Окаменелости, заключенные в янтаре – уникальный «снимок» вымерших организмов

Популярная механика
Как путешествия меняют нас: 5 не заметных глазу трансформаций Как путешествия меняют нас: 5 не заметных глазу трансформаций

Как путешествия влияют на наше ментальное и физическое здоровье?

ТехИнсайдер
«‎Невозможно создавать микросхемы без машин ASML»‎: голландская компания, от которой зависят Apple, Samsung и Intel «‎Невозможно создавать микросхемы без машин ASML»‎: голландская компания, от которой зависят Apple, Samsung и Intel

ASML: монополист в области фотолитографии в глубоком ультрафиолете

VC.RU
Кубик и Рубик. Сравнится ли Duster с Jimny на офф-роуде? Кубик и Рубик. Сравнится ли Duster с Jimny на офф-роуде?

Сравнение Renault Duster с Suzuki Jimny на первый взгляд выглядит нелогичным

4x4 Club
Служил кардиналу, женился по расчету: жизнь настоящего Д’Артаньяна Служил кардиналу, женился по расчету: жизнь настоящего Д’Артаньяна

Жизнь настоящего Д’Артаньяна сложилась гораздо интереснее, чем в романах

Cosmopolitan
«Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой» «Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой»

Незапланированная беременность юной подружки сына — страшный сон родителей!

Psychologies
10 лучших фильмов о Джеймсе Бонде 10 лучших фильмов о Джеймсе Бонде

Лучшие картины культовой франшизы о Джеймсе Бонде

GQ
Авто по подписке Авто по подписке

Подписка на автомобиль. Что это такое и чем отличается от каршеринга

Лиза
Очки, линзы или лазерная коррекция: что выбрать? Очки, линзы или лазерная коррекция: что выбрать?

Глаза — орган крайне чувствительный, поэтому людей с идеальным зрением мало

Psychologies
Почему вятичи ватные? Почему вятичи ватные?

Как полюбить историю и даже получать от неё удовольствие?

ПУСК
Внутри таштыкской погребальной куклы обнаружили останки взрослого мужчины Внутри таштыкской погребальной куклы обнаружили останки взрослого мужчины

Археологи исследовали погребальную куклу таштыкской культуры

N+1
MARKUL – о грехах, скандальных выходках и новом альбоме MARKUL – о грехах, скандальных выходках и новом альбоме

MARKUL об уходе с Booking Machine и своем теневом образе

GQ
Все о матери Все о матери

Пенелопа Крус — об опыте материнства и традиционных ценностях

Glamour
Молодые люди назвали «Траву у дома» любимой песней для караоке Молодые люди назвали «Траву у дома» любимой песней для караоке

«Трава у дома» стала любимым советским хитом молодежи

Cosmopolitan
Главред «Новой газеты» Дмитрий Муратов получил Нобелевскую премию мира. Кажется, это понравилось не всем Главред «Новой газеты» Дмитрий Муратов получил Нобелевскую премию мира. Кажется, это понравилось не всем

Дмитрия Муратова и Марию Ресса наградили за «усилия по защите свободы слова»

СНОБ
Не хочу идти на работу Не хочу идти на работу

«Не хочу идти на работу». Что с этим делать и как победить апатию

Лиза
Как изменился секс за последние годы? Как изменился секс за последние годы?

В чем заключается особенность секса в наши дни?

Psychologies
Актер года: Иван Янковский Актер года: Иван Янковский

Иван Янковский прошел через «Огонь» и «Топи»

GQ
В бирманском янтаре обнаружили миниатюрного краба В бирманском янтаре обнаружили миниатюрного краба

Это древнейший неморской краб, известный палеонтологам.

N+1
Хуже алкоголя: 5 вещей, которые разрушают твою печень Хуже алкоголя: 5 вещей, которые разрушают твою печень

Иногда мы, сами того не подозревая, даем печени дополнительную нагрузку

Cosmopolitan
Насколько полезен совет «бросай свою скучную работу и иди вперед к мечте» Насколько полезен совет «бросай свою скучную работу и иди вперед к мечте»

Стоит ли бросать все ради своей мечты?

GQ
Энергия мирового океана – основа будущей энергетики Энергия мирового океана – основа будущей энергетики

Мировой океан – неисчерпаемый источник энергии

Популярная механика
Рыцарь футуризма Рыцарь футуризма

Как Джанни Маттиоли очистил итальянский футуризм от политики

Weekend
«Учителя» на дороге: как с ними бороться и кто будет виноват в ДТП «Учителя» на дороге: как с ними бороться и кто будет виноват в ДТП

После конфликта на дороге агрессивные водители иногда начинают «учить» обидчиков

РБК
15 мыслей Игоря Бутмана 15 мыслей Игоря Бутмана

Игорь Бутман — о возрасте, тишине, кино и Моргенштерне

GQ
Фактор риска: что нужно знать о тромбозе Фактор риска: что нужно знать о тромбозе

Что нужно знать о факторах риска образования тромбов и как себя защитить?

Домашний Очаг
Нас везут к злой колдунье: история мальчика, тайно жившего в Бухенвальде Нас везут к злой колдунье: история мальчика, тайно жившего в Бухенвальде

История самого юного узника концлагеря

Cosmopolitan
Открыть в приложении