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 понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии Как понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии

Книги, которые помогут погрузиться во внутренний мир женщины и лучше понять его

Популярная механика
«Вряд ли мы перестали любить»: как устроен аудиоспектакль по письмам великих людей к их возлюбленным «Вряд ли мы перестали любить»: как устроен аудиоспектакль по письмам великих людей к их возлюбленным

Аудиоспектакль-прогулка, декорациями проекта стал город Санкт-Петербург

Esquire
5 сверхспособностей, которые станут доступны людям уже через 5 лет по версии футурологов 5 сверхспособностей, которые станут доступны людям уже через 5 лет по версии футурологов

Какие «суперспособности» станут реальностью уже к 2030 году — и какой ценой?

Maxim
Константин Борисов: Моя миссия — менять качество жизни в стране через осознанную и мягкую работу с людьми и командами Константин Борисов: Моя миссия — менять качество жизни в стране через осознанную и мягкую работу с людьми и командами

Основатель премии Team Awards: о чем его книга и где искать внутреннюю тишину

СНОБ
Вся правда о холестерине Вся правда о холестерине

Что на самом деле вызывает заболевания сердца и сосудов

kiozk originals
Моделирование подтвердило образование тяжелых элементов в столкновениях нейтронных звезд Моделирование подтвердило образование тяжелых элементов в столкновениях нейтронных звезд

Источник тяжелых элементов во Вселенной — столкновение нейтронных звезд

N+1
Ученые смогли контролировать квантовую жидкость с помощью лазеров Ученые смогли контролировать квантовую жидкость с помощью лазеров

Полностью оптический метод создания искусственных решеток

Популярная механика
«Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой» «Мой 16-летний сын стал отцом-одиночкой»

Незапланированная беременность юной подружки сына — страшный сон родителей!

Psychologies
«Вежливенько побить, за руки держа»: какими были семейные традиции на Руси «Вежливенько побить, за руки держа»: какими были семейные традиции на Руси

У наших предков были критерии, определяющие, какая жена хороша, а какая нет

Cosmopolitan
Место силы Место силы

Валерия Дзюба о своем новом офисе в легендарном доме Наркомфина

AD
Все в наших руках Все в наших руках

Здоровье наших подруг и жен в прямом смысле в наших руках

Men’s Health
Пёс Лео, выкупленный у сербских активистов, спас владельца отеля в Италии от смерти и так нашёл себе рабочее место Пёс Лео, выкупленный у сербских активистов, спас владельца отеля в Италии от смерти и так нашёл себе рабочее место

Четвероногий друг спас владельца отеля от смерти во время наводнения

Популярная механика
Не умеют лечить: 6 страшных болезней, от которых до сих пор нет лекарств Не умеют лечить: 6 страшных болезней, от которых до сих пор нет лекарств

Рассказываем о распространенных и редких болезнях, которые пока не умеют лечить

Cosmopolitan
Кислотность Кислотность

Что мы знаем о кислотности желудочного сока?

Maxim
И это красиво: знаменитости, женившиеся на девушках с физическими недостатками И это красиво: знаменитости, женившиеся на девушках с физическими недостатками

Любви покорно многое и неважны никакие предрассудки

Cosmopolitan
Маргарита Митрофанова: «Я буду веселой старухой!» Маргарита Митрофанова: «Я буду веселой старухой!»

Маргарита Митрофанова о возрасте, эйджизме и позитивной старости

Psychologies
После «оттепели». «Способ неопасного диссидентства» После «оттепели». «Способ неопасного диссидентства»

Юлию, оставшуюся фактически сиротой, удочерили старшие Хрущёвы

Дилетант
«День, когда я влюбилась в себя» «День, когда я влюбилась в себя»

Иногда самые близкие люди заставляют нас сомневаться в себе

Psychologies
«Боль в твоей голове: Откуда она берется и как от нее избавиться» «Боль в твоей голове: Откуда она берется и как от нее избавиться»

Отрывок из книги Аманды Эллисон «Боль в твоей голове» о головной боли

N+1
Уточненная модель снизила эффективность нейтронных звезд как детекторов темной материи Уточненная модель снизила эффективность нейтронных звезд как детекторов темной материи

Взаимодействие тяжелых частиц темной материи с нейтронами снизилось

N+1
Конец домовладения и лесное отшельничество: как пережить кризис среднего возраста Конец домовладения и лесное отшельничество: как пережить кризис среднего возраста

Книга Уильяма Бриджеса «Трансформация себя. Осмысление изменений в жизни»

Forbes
Очень сердечный жест Очень сердечный жест

Определить, что причиной боли в груди является сердце, можно с помощью… жестов

Здоровье
Анализ морфологии зубов опроверг гипотезу о заселении Америки из Японии Анализ морфологии зубов опроверг гипотезу о заселении Америки из Японии

Среди ученых продолжается дискуссия о времени и маршрутах заселения Америки

N+1
Какие женщины отталкивают мужчин? Рассуждает Михаил Лабковский Какие женщины отталкивают мужчин? Рассуждает Михаил Лабковский

Несколько эффективных способов отпугнуть мужчину, того совершенно не желая

VOICE
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
Синтетизированный нейросетью голос обманул людей и алгоритмы Синтетизированный нейросетью голос обманул людей и алгоритмы

Алгоритмы для синтеза речи способны обмануть алгоритмы для идентификации

N+1
Кому светят звезды Michelin. Что важно знать о главном ресторанном гиде Кому светят звезды Michelin. Что важно знать о главном ресторанном гиде

Все, что нужно знать о Красном гиде Michelin

РБК
Преждевременно побелевшие канадские зайцы не стали легкой добычей для хищников Преждевременно побелевшие канадские зайцы не стали легкой добычей для хищников

Американские беляки приобрели белую окраску до того, как выпал снег

N+1
Самые дурацкие афродизиаки в истории человечества Самые дурацкие афродизиаки в истории человечества

Дуриан, картошка, яд жабы и другие странные афродизиаки

Maxim
Много получать и почти не работать — цель современной молодежи? Много получать и почти не работать — цель современной молодежи?

«Не напрягаться и получать хорошие деньги» — чего хочет подрастающее поколение?

СНОБ
Открыть в приложении