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
Многообещающие инновации 2010-х, которые оказались никому не нужны Многообещающие инновации 2010-х, которые оказались никому не нужны

Подборка для профилактики неоправданных ожиданий

Maxim
От бронирования переговорной до входа в бизнес-зал: где используется биометрия в России От бронирования переговорной до входа в бизнес-зал: где используется биометрия в России

Зачем нужна биометрия и как ее использовать в России

ТехИнсайдер
Почему нам так нравятся жестокие фильмы и сериалы Почему нам так нравятся жестокие фильмы и сериалы

Насколько для нас может быть вредно экранное насилие?

Популярная механика
Продать продукт, даже если его еще нет: 5 шагов, чтобы на старте понять, «выстрелит» ‎ли бизнес Продать продукт, даже если его еще нет: 5 шагов, чтобы на старте понять, «выстрелит» ‎ли бизнес

Как проверить бизнес-идею до вложений и не влезть в долги

Inc.

Женщина, которая хочет в общей сложности родить 17 раз

Cosmopolitan
Пошло все в баню Пошло все в баню

Банный комплекс, оформленный дизайнером Марией Водолацкой

AD
Сезонные напасти Сезонные напасти

Как защитить себя и своих близких от обострения хронических заболеваний осенью?

Добрые советы
Подросток хамит: что делать родителям Подросток хамит: что делать родителям

Как себя вести, если подросток вам хамит.

Psychologies
Шоу. Лига кулачных боев Шоу. Лига кулачных боев

Лига кулачных боев Hardcore развернулась в серию реалити-шоу

Esquire
Нельзя, запретить Нельзя, запретить

Героини, которые нашли свое призвание в «неженских» профессиях

Forbes Woman
«ЖЖ — всего лишь транспорт, который устарел». Медиаменеджер Демьян Кудрявцев — об интернете нулевых и его главных действующих лицах «ЖЖ — всего лишь транспорт, который устарел». Медиаменеджер Демьян Кудрявцев — об интернете нулевых и его главных действующих лицах

Демьян Кудрявцев о былом интернете, цензуре и о том, почему ЖЖ в России взлетел

Esquire
Ана де Армас: бывшая девушка Аффлека и новая девушка Бонда Ана де Армас: бывшая девушка Аффлека и новая девушка Бонда

Как Ана де Армас переехала в Мадрид с 300 евро и как решилась покорить Голливуд

Cosmopolitan
3 техники для борьбы с перееданием 3 техники для борьбы с перееданием

Как предотвратить переедание?

Psychologies
Послания из ГУЛАГа. Фрагмент аудиосборника «Из личной переписки» Послания из ГУЛАГа. Фрагмент аудиосборника «Из личной переписки»

«Сноб» публикует письма Николая Повало-Швейковского

СНОБ
Детские лагеря для взрослых: как они работают Детские лагеря для взрослых: как они работают

Как формат детского лагеря помогает современным взрослым восстановить силы

СНОБ
Как математика может помочь стать профессиональным спортсменом Как математика может помочь стать профессиональным спортсменом

Спорт и математика — разные виды деятельности, влияющие друг на друга

Популярная механика
Секрет — в брокколи Секрет — в брокколи

Ани Тейлор-Джой о триллере «Прошлой ночью в Сохо»

OK!
Физики не нашли нарушений CPT-симметрии в распадах ортопозитрония Физики не нашли нарушений CPT-симметрии в распадах ортопозитрония

Выполнение CPT-симметрии в процессах трехфотонного распада ортопозитрония

N+1
Феномен Måneskin: что стоит за славой и обожанием группы Феномен Måneskin: что стоит за славой и обожанием группы

Почему ребята из Måneskin могут посоревноваться в популярности с Queen

ЖАРА Magazine
Самые опасные декольте: звезды с пышной грудью, которые выбирают вырезы поглубже Самые опасные декольте: звезды с пышной грудью, которые выбирают вырезы поглубже

Пышная грудь декольте не помеха, так считают героини нашей подборки

Cosmopolitan
Культурные коды экономики: как религия влияет на экономический успех Культурные коды экономики: как религия влияет на экономический успех

Как успех связан с религией — и почему полезно быть непослушным

Forbes
«Попробовали по-русски»: как начинался и как закончился ЖЖ — колыбель современной российской публицистики и политики. Таймлайн «Попробовали по-русски»: как начинался и как закончился ЖЖ — колыбель современной российской публицистики и политики. Таймлайн

Небольшой таймлайн, связанный с историей ЖЖ

Esquire
Проект The Ocean Cleanup успешно испытал новую систему сбора пластика в океане Проект The Ocean Cleanup успешно испытал новую систему сбора пластика в океане

Одна система The Ocean Cleanup может собирать 350 тонн пластика в год

N+1
Сохранить в закладки: 5 нескучных книг об экологии Сохранить в закладки: 5 нескучных книг об экологии

Как связаны экономика, политика и экология? Нескучные книги об экологии

Популярная механика
Спасите ваши уши: как наушники- Спасите ваши уши: как наушники-

Ученые увидели угрозу для здоровья в беспроводных наушниках

Playboy
Тебе уже 18, мне — всего 36! Особенности отношений с женщинами младшего возраста Тебе уже 18, мне — всего 36! Особенности отношений с женщинами младшего возраста

Как выстроить отношения с девушкой, которая сильно моложе тебя?

Maxim
Как общаться с теми, с кем мы не согласны: 10 советов Как общаться с теми, с кем мы не согласны: 10 советов

Можно ли отстоять свои убеждения, не разрушив отношения с собеседником?

Psychologies
10 интересных сайтов из забытых уголков Интернета 10 интересных сайтов из забытых уголков Интернета

Оказывается, в Интернете есть еще что-то кроме соцсетей

Maxim
Дочки-матери Дочки-матери

Известные девушки, их мамы, сестры и дочери рассуждают на тему возраста

Grazia
Открыть в приложении