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 узнать возраст кошки: простые способы Как узнать возраст кошки: простые способы

Есть несколько простых методов выяснить, сколько вашей кошке лет

Популярная механика
Как подоить дьявола: целебное молоко сумчатых животных Как подоить дьявола: целебное молоко сумчатых животных

Можно ли молоком тасманийского дьявола лечить инфекции?

Популярная механика
Как Мэй Хабиб заработала $285 млн на ИИ-агентах, способных заменить 90% работников Как Мэй Хабиб заработала $285 млн на ИИ-агентах, способных заменить 90% работников

Как Мэй Хабиб создает ПО на базе ИИ, которое берет на себя рутинные задачи

Forbes
Вандал 6 раз осквернил могилу дочери своих друзей, чтобы помучить родителей Вандал 6 раз осквернил могилу дочери своих друзей, чтобы помучить родителей

Марк Плейстер раз за разом крушил надгробие на могиле ребенка своих друзей

Cosmopolitan
Как правильно ехать по серпантину: ПДД для водителей Как правильно ехать по серпантину: ПДД для водителей

Как безопасно передвигаться по серпантину?

РБК
Без маски Без маски

Совсем другой Уилл Смит

GQ
Взглянуть на миллиарды лет назад Взглянуть на миллиарды лет назад

Как построить телескоп площадью 100 квадратных километров

Наука
Похудение по группе крови: прислушайся к зову предков Похудение по группе крови: прислушайся к зову предков

Диета и образ жизни зависят от группы крови

Cosmopolitan
Главные изменения в ПДД за последнее время: водители о них уже забыли Главные изменения в ПДД за последнее время: водители о них уже забыли

За последние четыре года ПДД меняли 17 ра

РБК
Экранизации Шерлока Холмса: почему советская с Ливановым — лучшая в мире Экранизации Шерлока Холмса: почему советская с Ливановым — лучшая в мире

Какой именно кинообраз Шерлока Холмса наиболее правильный?

Популярная механика
«Человек будет постепенно становиться небольшим киборгом» «Человек будет постепенно становиться небольшим киборгом»

Немногие понимают разницу между квантовым симулятором и квантовым компьютером

Наука
За что вручали: самые необычные формулировки Нобелевской премии по литературе За что вручали: самые необычные формулировки Нобелевской премии по литературе

Странные формулировки, которые объясняли награждение Нобелевский премией

GQ
Капитал очевидность Капитал очевидность

Если подумываешь вложиться во что-нибудь прибыльное, давай разберемся как начать

Cosmopolitan
«Я больше не боюсь ездить в лифте»: как гипноз спасает от панических атак «Я больше не боюсь ездить в лифте»: как гипноз спасает от панических атак

Как работает гипноз и может ли он действительно помочь?

Psychologies
Дарья Ведерникова: Почему важно помогать малому бизнесу Дарья Ведерникова: Почему важно помогать малому бизнесу

Почему микробизнес очень важен для нашей жизни в городе

СНОБ
Как к себе домой Как к себе домой

Сербия рада гостям из России!

Лиза
Есть ли связь между усложнением общества и уменьшением размера мозга Есть ли связь между усложнением общества и уменьшением размера мозга

Почему человеческий мозг уменьшается?

СНОБ
Ребенок с ментальными проблемами как домашнее животное Ребенок с ментальными проблемами как домашнее животное

Что делать, если мать воспринимает сына-психотика как домашнее животное?

СНОБ
Opel Crossland для России: 5 неудобных вопросов к кроссоверу Opel Crossland для России: 5 неудобных вопросов к кроссоверу

Действительно ли это новый Opel и с кем он конкурирует

РБК
100 лет тюрьмы: кто такая Мария Ресса, получившая Нобелевскую премию мира 100 лет тюрьмы: кто такая Мария Ресса, получившая Нобелевскую премию мира

Кто такая Мария Ресса и за что ей грозит до ста лет тюрьмы?

Forbes
Алгоритмическая реклама обещала экономию и прозрачную статистику, но стала жертвой ботов и клик-ферм Алгоритмическая реклама обещала экономию и прозрачную статистику, но стала жертвой ботов и клик-ферм

Что такое автоматизированная реклама, или программатик?

VC.RU
«Однажды в сказке»: читаем ребенку вместе с Людмилой Петрановской «Однажды в сказке»: читаем ребенку вместе с Людмилой Петрановской

Отрывок из книги «Читаем и развиваемся с психологом. Однажды в сказке»

Psychologies
5 ошибок Ивана Боровикова, основателя платформы автоматизации маркетинга Mindbox 5 ошибок Ивана Боровикова, основателя платформы автоматизации маркетинга Mindbox

Основатель платформы Mindbox — о своих самых критичных ошибках

Inc.
Ленин — гриб Ленин — гриб

Как появилась теория о том, что Владимир Ленин — гриб

Собака.ru
«Это смерть за мной приходила»: как самопрограммирование сводит нас в могилу «Это смерть за мной приходила»: как самопрограммирование сводит нас в могилу

Отрывок из книги «Фокус на жизнь» — глава о самореализующихся пропрочествах

Forbes
Возвращение «Землян» на большую сцену – не случайность, а закономерность Возвращение «Землян» на большую сцену – не случайность, а закономерность

Поговорим о таком явлении как «феномен возвращения»

Cosmopolitan
Вопрос психологу: что такое патологическая ревность и можно ли от нее избавиться? Вопрос психологу: что такое патологическая ревность и можно ли от нее избавиться?

Esquire решил разобраться в вопросах ревности и заручился помощью эксперта

Esquire
На Мальорке обнаружили древний бронзовый меч балеарского типа На Мальорке обнаружили древний бронзовый меч балеарского типа

Археологи обнаружили бронзовый меч балеарского типа 793 года до нашей эры

N+1
Герои всегда идут в обход Герои всегда идут в обход

Истории из жизни «Большой Перемены»: как ребятам помогают педагоги и кураторы?

ПУСК
От первого в СССР магазина с западными стандартами до устаревшего ТЦ: история универмага «Москва» От первого в СССР магазина с западными стандартами до устаревшего ТЦ: история универмага «Москва»

История универмага «Москва»

VC.RU
Открыть в приложении