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

8 способов обмануть свой мозг, когда вы на диете 8 способов обмануть свой мозг, когда вы на диете

Может ли ваш мозг саботировать ваши усилия по снижению веса?

Популярная механика
«Что-то не так с Гэлвинами». Как одна семья помогла ученым исследовать природу шизофрении «Что-то не так с Гэлвинами». Как одна семья помогла ученым исследовать природу шизофрении

История семьи, в которой у шести детей из двенадцати диагностировали шизофрению

СНОБ
Умные ногти: что такое NFC-маникюр и как его сделать Умные ногти: что такое NFC-маникюр и как его сделать

Как сделать свои ногти умными? Встроить в них NFC-чип!

VOICE
Серпом по скрепам Серпом по скрепам

О сериале «Полуночная месса» — хорроре о том, что не надо бояться

Weekend
Психология влияния Психология влияния

Как не стать жертвой мастера влияния и убеждения

kiozk originals
Главный редактор Vogue Диана Вриланд об эпохе Сергея Дягилева и Коко Шанель Главный редактор Vogue Диана Вриланд об эпохе Сергея Дягилева и Коко Шанель

Отрывок из автобиографии Дианы Вриланд, главного редактора Vogue

Forbes
«Я чувствую себя девственницей!» Женщина полностью отказалась от секса на 3 года «Я чувствую себя девственницей!» Женщина полностью отказалась от секса на 3 года

Тереза Брукс в 49 лет решила полностью отказаться от интимной близости

Cosmopolitan
Установка прошла успешно Установка прошла успешно

15 главных вопросов о современных имплантах груди

Собака.ru
«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
Почему мы так скучаем по Италии: напоминаем с помощью фильмов Почему мы так скучаем по Италии: напоминаем с помощью фильмов

Фильмы, которые заставят вас полюбить Италию

GQ
Маэстро механики Маэстро механики

Самоучка-часовщик, который идет наперекор правилам и создает драконов и фей

Вокруг света
Внимание к деталям: 5 мужских поступков, которые должны насторожить Внимание к деталям: 5 мужских поступков, которые должны насторожить

Какие поступки – повод задуматься, даже если избранник необыкновенно хорош?

Cosmopolitan
ПМС: инструкция по выживанию для мужчин ПМС: инструкция по выживанию для мужчин

ПМС — этого врага ты должен знать в лицо

Maxim
16 ненужных вещей, без которых ты не представляешь своей жизни 16 ненужных вещей, без которых ты не представляешь своей жизни

Вещи, которые нам совершенно не нужны, но без которых совершенно невозможно жить

Cosmopolitan
Рафинированные углеводы нарушили память старых крыс Рафинированные углеводы нарушили память старых крыс

Диета с рафинированными углеводами нарушили память старых крыс

N+1
Как страховался российский экспорт Как страховался российский экспорт

Чем запомнились знаковые сделки в истории страхования экспортных контрактов?

РБК
Как узнать, в чем мы талантливы Как узнать, в чем мы талантливы

Как разглядеть в себе потенциальные таланты и дать им волю?

Psychologies
Кому мы нужны? Кому мы нужны?

Что поможет подружиться с диджитал-технологиями и построить карьеру в Сети?

Psychologies
Темные светила: коричневые карлики Темные светила: коричневые карлики

Коричневые карлики – космические тела, светящие совсем недолго

Популярная механика
Кто изобрел аэрозольный баллончик? Кто изобрел аэрозольный баллончик?

Первый шаг к применению аэрозольных баллонов сделал изобретатель Эрик Ротхейм

Популярная механика
Калькуляция развода: как таблицы Excel помогли мне уйти от мужа Калькуляция развода: как таблицы Excel помогли мне уйти от мужа

Справиться с расставанием иногда помогают… таблицы

Cosmopolitan
Есть ли у Путина шанс стать императором Есть ли у Путина шанс стать императором

При каких условиях реставрацию монархии могут поддержать элиты?

СНОБ
Подточить клыки, установить камеру: странные запросы пациентов стоматолога Подточить клыки, установить камеру: странные запросы пациентов стоматолога

Странные пожелания пациентов стоматолога

Cosmopolitan
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
Страшный и еще страшнее: 25 леденящих душу ужастиков Страшный и еще страшнее: 25 леденящих душу ужастиков

Эти фильмы никогда не подводят, когда хочется острых ощущений

Cosmopolitan
Хэллоуин по-русски: 10+ самых странных мистических историй из реальной жизни Хэллоуин по-русски: 10+ самых странных мистических историй из реальной жизни

Пугающие и смешные мистические истории

Cosmopolitan
Древнейшего хищного динозавра Великобритании назвали в честь отца короля Артура Древнейшего хищного динозавра Великобритании назвали в честь отца короля Артура

Палеонтологи описали новый род и вид теропод из верхнетриасовых отложений Уэльса

N+1
Инженеры научились визуализировать потерянные радиоактивные источники по излучению Инженеры научились визуализировать потерянные радиоактивные источники по излучению

Новый прибор способен обнаруживать форму и координаты источников гамма-излучения

N+1
Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона

Короткие импульсы тока продлили эффект глубокой стимуляции при Паркинсоне

N+1
Олеся Новикова Олеся Новикова

Новой (долгожданной!) примой Мариинского стала хрупкая красавица Олеся Новикова

Собака.ru
Открыть в приложении