Система автоматизированного сканирования трехмерных объектов для создания фотореалистичных цифровых копий
Александр Олегович ЖИРКОВ,
Павел Дмитриевич КОПАНЕВ,
Роман Олегович РОДИОНОВ,
Вадим Владимирович САНЖАРОВ,
Владимир Александрович ГАЛАКТИОНОВ,
Владимир Александрович ФРОЛОВ https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-37
Аннотация
Статья посвящена созданию фотореалистичных 3D-копий объектов – задаче, востребованной в ритейле, дизайне и индустрии развлечений. Анализ современных методов реконструкции выявил их ключевые ограничения: сложности при работе с зеркальными, прозрачными, однотонными и тонкими поверхностями, невозможность одновременного точного восстановления геометрии и материалов, а также высокую трудоемкость получения достоверных моделей методами обратного проектирования. Предложен метод раздельной реконструкции геометрии и материалов с использованием смываемых текстурных маркеров, что позволило обеспечить восстановление материалов и устойчивую реконструкцию геометрии. Архитектура системы допускает интеграцию методов неявной нейросетевой реконструкции и активных сканеров. Эксперименты на репрезентативном наборе показали высокую точность реконструкции геометрии и материалов, корректное переосвещение моделей и низкие затраты времени оператора (менее 15 минут). В ходе апробации выявлено ограничение, характерное для автоматических систем – потеря достоверности при приближении виртуальной камеры, предложены пути его преодоления.
Об авторах
Александр Олегович ЖИРКОВ
Институт перспективных исследований проблем искусственного интеллекта и интеллектуальных систем МГУ им. М.В. Ломоносова, ООО "Телепорт3.ру"
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, основатель и технический директор ООО "Телепорт3.ру", сотрудник Института искусственного интеллекта МГУ имени М. В. Ломоносова. Его научные и профессиональные интересы включают распознавание образов, глубокие нейронные сети, сжатие данных, 3D компьютерную графику и обработку аудиосигналов; он является соавтором международного стандарта MPEG-4 для хранения, сжатия и рендеринга 3D-объектов, имеет более 30 научных публикаций и свыше 10 международных патентов, участвовал в сотрудничестве с Samsung, Huawei, Intel и другими ведущими высокотехнологичными компаниями.
Павел Дмитриевич КОПАНЕВ
Россия
Получил степень бакалавра в области робототехники и мехатроники в Московском государственном техническом университете имени Н. Э. Баумана в 2019 году и степень магистра в области информационных систем и технологий в Сколковском институте науки и технологий в 2021 году. В настоящее время он является ведущим инженером в Институте технологических инноваций в Абу-Даби, ОАЭ. Научные интересы: компьютерное зрение в 3D, машинное обучение, искусственный интеллект, роботы манипуляторы, 3D-реконструкция, нейронный рендеринг, SLAM и мультимодальное восприятие.
Роман Олегович РОДИОНОВ
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Россия
Россия
Россия
Студент кафедры Интеллектуальных информационных технологий факультета ВМК МГУ, программист Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. Сфера научных интересов: реалистичная компьютерная графика, спектральный и нейронный рендеринг.
Вадим Владимирович САНЖАРОВ
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет ВМК,
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник факультета ВМК МГУ. Сфера научных интересов: реалистичная компьютерная графика, моделирование освещённости, оптического моделирования, параллельные и распределённые вычисления.
Владимир Александрович ГАЛАКТИОНОВ
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН
Россия
Россия
Доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник отдела компьютерной графики и вычислительной оптики Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. Сфера научных интересов: компьютерная графика, оптическое моделирование, компьютерная лингвистика, научная визуализация.
Владимир Александрович ФРОЛОВ
Институт перспективных исследований проблем искусственного интеллекта и интеллектуальных систем МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН
Россия
Россия
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, научный сотрудник факультета ВМК МГУ. Сфера научных интересов: реалистичная компьютерная графика, моделирование освещённости, разработка программных систем оптического моделирования, параллельные и распределённые вычисления.
Список литературы
1. OLMAP. General-purpose Structure-from-Motion (SfM) and Multi-View Stereo (MVS) pipeline. Available at: https://colmap.github.io/, accessed 20.01.2026.
2. OpenMVS: open Multi-View Stereo reconstruction library. Available at: https://github.com/cdcseacave/openMVS, accessed 20.01.2026.
3. Agisoft Metashape Professional. Agisoft LLC, St. Petersburg, Russia. Available at: https://www.agisoft.com/, accessed 20.01.2026.
4. Capturing Reality. Epic Games. Available at: https://www.capturingreality.com/realitycapture, accessed 20.01.2026.
5. Smith J., Zhang L. Challenges in Photogrammetric Reconstruction of Low-Texture and Reflective Surfaces. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2020, vol. 167, pp. 1-15. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2020.06.012.
6. Mildenhall B., et al. NeRF: Representing Scenes as Neural Radiance Fields for View Synthesis. ECCV, 2020, pp. 405-421.
7. Kerbl B., Kopanas G., Leimkühler T., Drettakis G. 3D Gaussian Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering. ACM Transactions on Graphics (SIGGRAPH), 2023, vol. 42, issue 4.
8. Gao L. et al. InstantMesh: Efficient 3D Mesh Generation from a Single Image with Sparse-view Large Reconstruction Models. Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 2024, pp. 8960-8969.
9. RU2784398C1. Средство для 3D-сканирования и способ 3D-сканирования с его использованием: пат. 2784398 Рос. Федерация: МПК G01B 11/24. Опубликовано 25.12.2022, бюллетень № 36. Доступно по ссылке: https://yandex.ru/patents/doc/RU2784398C1, обращение 20.01.2026
10. RU219623U1. Промышленный 3D-сканер: полезная модель 219623 Рос. Федерация: МПК G01B 11/24. Опубликовано 15.11.2003, бюллетень № 32. Доступно по ссылке: https://yandex.ru/patents/doc/RU219623U1, обращение 20.01.2026.
11. Apollonio F.I., et al. A photogrammetry-based workflow for the accurate 3D construction and visualization of museums assets. Remote Sensing, 2021, vol. 13, no. 3, pp. 486.
12. Scopigno R., et al. 3D Scanning of Cultural Heritage with Consumer Depth Cameras. Multimedia Tools and Applications, 2021, vol. 80, pp. 1-25.
13. Dong Z. et al. Digital twin catalog: A large-scale photorealistic 3d object digital twin dataset. Proceedings of the Computer Vision and Pattern Recognition Conference, 2025, pp. 753-763.
14. Nimier-David M., Vicini D., Zeltner T., Jakob W. Mitsuba 2: A Retargetable Forward and Inverse Renderer. ACM Transactions on Graphics (Proceedings of SIGGRAPH Asia), 2019, vol. 38, no 6. Article 203. DOI: 10.1145/3355089.3356502. Available at: https://mitsuba-renderer.org/, accessed 20.01.2026.
15. ПАК «T3D», ООО "Телепорт3.ру". Доступно по ссылке: https://teleport3.ru, обращение 20.01.2026.
16. Polycam Inc. (2025). Polycam: 3D Capture & Photogrammetry Platform. Available at: https://poly.cam, accessed 20.01.2026.
17. Yu Z. et al. Mip-Splatting: Alias-free 3D Gaussian Splatting. Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2024, pp. 17484-17494.
Рецензия
Для цитирования:
ЖИРКОВ А.О., КОПАНЕВ П.Д., РОДИОНОВ Р.О., САНЖАРОВ В.В., ГАЛАКТИОНОВ В.А., ФРОЛОВ В.А. Система автоматизированного сканирования трехмерных объектов для создания фотореалистичных цифровых копий. Труды Института системного программирования РАН. 2026;38(3):79-100. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-37
For citation:
ZHIRKOV A.O., KOPANEV P.D., RODIONOV R.O., SANZHAROV V.V., GALAKTIONOV V.A., FROLOV V.A. An Automated Scanning System to Create Photorealistic Digital 3D Objects. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2026;38(3):79-100. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-37
Послать статью по эл. почте 