Алгоритм декомпозиции человеческой позы на элементы простой формы по фотоснимку

Данная работа находится на стыке искусства и науки. Связь между рисунком и математикой заметили еще в эпоху Возрождения. Большой вклад в этой области внес Леонардо да Винчи, а также Дюрер, Альберти, Микеланджело, Ашбе и множество других выдающихся личностей. Так, к примеру, итальянский учёный, математик и художник Альберти считал рисование такой же точной, подвергаемой законам и правилам наукой, как и математика. Он заложил научное обоснование в обучение изобразительному искусству, заключающемуся не в механическом копировании видимого образа, а в форме упражнений, способных развивать мышление учеников. Как точно потом сформулировал эту мысль Микеланджело "Рисуют головой, а не руками". Также большой вклад в теорию рисования внес великий Леонардо да Винчи. Человеческий мозг устроен так, что его мышление, память и другие формы познания действительности строятся на базовом восприятии образов. Следовательно, большое значение на раннем этапе развития человека играет пространственное воображение. Помимо перечисленных аспектов, образное мышление является важным навыком для математиков. Для решения сложных задач необходимо уметь оперировать абстрактными понятиями в математическом пространстве, что довольно сложно сделать без представления общей структуры. И, естественно, данное умение должно быть хорошо развито у художников. У многих начинающих рисовальщиков возникает сложность в отражении правильных пропорций и перспективных искажений объектов сложной формы. Особенно часто проблема возникает с изображение человека. Так в конце 19 века выделились две методики в школьном преподавании рисунка, а именно геометральный и натуральный методы. Первый основывается на обобщении сложной формы до простых геометрических фигур: параллелепипедов, сфер, призм, конусов и т.п. Такое представление помогает легче улавливать правильные расстояния, размеры и пропорции. После построения такой конструкции набросок уточняется и детализируется, как бы переходя от простого к сложному. Второй метод предполагает перенос видимых линий и кривых непосредственно, опираясь только на интуитивное восприятие. Одним из основоположников геометрального метода является Ашбе. В его школу-студию в Мюнхене съезжались многие ученики из всех стран Европы, в том числе и из России. Также сторонниками данного принципа были Дюрер, Чистяков, Сапожников и многие другие. Примечательно то, что с 1888 года геометральный метод был введен во всех общеобразовательных школах. В настоящее время он часто встречается в программах художественных школ и различных пособиях по рисованию. В данной работе автором рассмотрено использование методов машинного обучения для решения задачи восстановления фигуры и позы человека в пространстве по двумерному изображению. Целью данного исследования является разработка алгоритма декомпозиции 3D модели человеческой фигуры на простые геометрические тела, точно повторяющие силуэт позы. Прототипом трехмерного объекта на выходе является Гестальта (от нем. Gestalt – образ, форма) – небольшая шарнирная кукла с гнущимися конечностями. В ее создании был заложен геометральный принцип, так как формы в ней максимально упрощены, что дает возможность изучать расположение теней и световых бликов на достаточно простом объекте. Такой болванчик подходит для изучения правильных пропорций человека и тренировки его рисования с разных углов обзора. Но в силу своей механической природы, эти фигурки ограничены в вариативности возможных представлений поз. Чтобы уйти от ограниченности физической модели было предложено смоделировать данную концепцию посредством компьютерных технологий. Такой инструмент сможет частично заменить наставления педагогов в области изобразительного искусства или расширить спектр их возможностей для преподавания.