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 люди, сами того не замечая, массово уничтожают самых крупных рыб в мире Как люди, сами того не замечая, массово уничтожают самых крупных рыб в мире

Как морские магистрали нарушают среду обитания самых крупных рыб в мире

Популярная механика
Блогерский счет: как бум частных инвесторов изменил жизнь финансовых инфлюенсеров Блогерский счет: как бум частных инвесторов изменил жизнь финансовых инфлюенсеров

Что изменилось в работе блогеров вместе с бумом частных инвесторов?

Forbes
Что такое «зима искусственного интеллекта» и когда ее ждать Что такое «зима искусственного интеллекта» и когда ее ждать

Что происходит во время «зимы искусственного интеллекта»?

ТехИнсайдер
«Это хитрая тема». Почему машины-невидимки не штрафуют камеры ГИБДД «Это хитрая тема». Почему машины-невидимки не штрафуют камеры ГИБДД

Злостные нарушители обманывают систему регистрации автомобилей

РБК
Исследователи обнаружили, что черные дыры могут помочь в процветании жизни, а не положить ей конец Исследователи обнаружили, что черные дыры могут помочь в процветании жизни, а не положить ей конец

Черные дыры могут быть не такими губительными для жизни, как предполагалось

Inc.
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
Чернила зачеркнутых строк писем Марии-Антуанетты выдали цензора Чернила зачеркнутых строк писем Марии-Антуанетты выдали цензора

Ученые прочитали зачеркнутые строки писем Марии-Антуанетты

N+1
Нелюбимая: как балерине Марго Фонтейн изменял парализованный муж Нелюбимая: как балерине Марго Фонтейн изменял парализованный муж

На сцене Марго Фонтейн купалась в лучах славы, а дома терпела измены мужа

Cosmopolitan
Кодекс поведения робота Кодекс поведения робота

В чем заключаются ключевые проблемы взаимодействия человека и ИИ

Популярная механика
Когда тревога невыносима: наши детские травмы и первые правила самопомощи Когда тревога невыносима: наши детские травмы и первые правила самопомощи

Не все травмы можно излечить даже с самым профессиональным психотерапевтом

Psychologies
Жена поспорила с мужем и перестала убирать в доме – вот что из этого вышло Жена поспорила с мужем и перестала убирать в доме – вот что из этого вышло

Что делать, если кто-то уверен, что всё домашнее хозяйство держится на нем?

Cosmopolitan
«Парень велел мне спрятаться от его друзей на кухню и не выходить» «Парень велел мне спрятаться от его друзей на кухню и не выходить»

Почему молодой человек не захотел знакомить свою девушку с друзьями?

Psychologies
Почему во время секса возникает боль и как это исправить Почему во время секса возникает боль и как это исправить

Как научиться испытывать не боль, а оргазмы?

Psychologies
10 самых кассовых хорроров всех времен и народов 10 самых кассовых хорроров всех времен и народов

Давайте ужаснемся этим фильмам по полной

GQ
Когда драконы были большими: что мы знаем о приквеле «Игры престолов» Когда драконы были большими: что мы знаем о приквеле «Игры престолов»

Что мы знаем о о приквеле «Игры престолов» — «Дом дракона»

Cosmopolitan
Бизнес на опечатках: в 50-х секретарше надоело ошибаться в документах, она взбила краску в блендере и создала корректор Бизнес на опечатках: в 50-х секретарше надоело ошибаться в документах, она взбила краску в блендере и создала корректор

Как секретарша изобрела корректор и сделала из своего гараж мини-завод

VC.RU
Кто изобрел аэрозольный баллончик? Кто изобрел аэрозольный баллончик?

Первый шаг к применению аэрозольных баллонов сделал изобретатель Эрик Ротхейм

Популярная механика
Хорошо, как дома Хорошо, как дома

Квартира в Санкт-Петербурге вдохновленная работами американских декораторов

AD
Я так вижу Я так вижу

Выставка Lady Dior As Seen By наконец приехала в Москву!

Grazia
Агентство, студия, фриланс: какого подрядчика выбрать и как ему платить Агентство, студия, фриланс: какого подрядчика выбрать и как ему платить

Агентство, микроагентство, фриланс — чем они отличаются

Inc.
Они нам правда нравились? Красавчики из латиноамериканских сериалов Они нам правда нравились? Красавчики из латиноамериканских сериалов

Когда-то постеры с их лицами висели у нас над кроватью

Cosmopolitan
60 лет в комоде: девушка надела на свадьбу винтажное бабушкино платье 60 лет в комоде: девушка надела на свадьбу винтажное бабушкино платье

Элли Ливингвотер надела на свадьбу бабушкин наряд 60-летней давности

Cosmopolitan
«В поисках памяти. Возникновение новой науки о человеческой психике» «В поисках памяти. Возникновение новой науки о человеческой психике»

Отрывкок из книги «Возникновение новой науки о человеческой психике»

N+1
Двойная жизнь АТФ: и «батарейка», и нейромедиатор Двойная жизнь АТФ: и «батарейка», и нейромедиатор

Каким образом клеточное «топливо» становится нейромедиатором?

Наука и жизнь
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Ошибка 0xc0000005 при запуске игры или приложения: как ее исправить Ошибка 0xc0000005 при запуске игры или приложения: как ее исправить

Ошибка 0xc0000005: почему она возникает и как её исправить?

CHIP
Одна вокруг света: преграды на пути в Колумбию и жизнь на яхте Одна вокруг света: преграды на пути в Колумбию и жизнь на яхте

142-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Для акупунктурных точек нашли анатомическую основу и рефлекторную цепь Для акупунктурных точек нашли анатомическую основу и рефлекторную цепь

Идея иглоукалывания объясняется учеными

N+1
Когда носить телесные, а когда черные колготки: 9 правил, которые надо знать Когда носить телесные, а когда черные колготки: 9 правил, которые надо знать

Какие колготки надеть — вечный вопрос, ставящий миллионы девушек в тупик

Cosmopolitan
Рентгеновская спектроскопия никелатов подтвердила современную теорию сверхпроводимости Рентгеновская спектроскопия никелатов подтвердила современную теорию сверхпроводимости

Физики применили метод рентгеновской спектроскопии для исследования никелата

N+1
Открыть в приложении