三维重建的天赐良机,建模行业的福音
作者: hiowang
继春节期间,OpenAI推出了划时代的二维视频生成神器Sora之后,三维重建领域也迎来了一款一经推出短短几天就位列github榜第二的神器——DUSt3R。那么,DUSt3R为何如此火爆?下面就让我一一为你道来。
一、三维重建的前世今生
三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。物体三维重建是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学(CG)、计算机动画、计算机视觉、医学图像处理、科学计算和虚拟现实、数字媒体创作等领域的共性科学问题和核心技术。而计算生成三维物体一般有两类方法:一类是借助如3DMAX、Maya、AutoCAD、Blender等为代表的三维建模软件为基础,并通过人机交互的方式在计算中生成三维模型,这种技术目前已经相当成熟;而另一种则是通过传感器或其他手段获取真实世界中的物体的几何特征信息,然后构建三维模型,一般也称之为三维重建。
三维重建图,来源:3D视觉工厂
三维重建技术最早可以追溯到20世纪60年代,当时科学家们开始利用计算机图形学中的几何变换和投影技术来实现将从二维图像中恢复立方体、圆柱体的三维物体状态。此后随着计算机视觉发展和传感器设备的更新,陆续出现了纹理恢复形状法、立体视觉法、单目估计法等被动式三维重建技术和莫尔条纹法、飞行时间法、结构光法以及三角测距法等主动式三维重建技术。目前研究比较热门的就是立体视觉法,即:综合利用多个二维图像的图像信息以及相机位姿信息(位置、姿态)和相机内参信息(焦距、径向畸变、横向畸变)等一系列先验信息恢复出三维模型。由于相机参数获取困难,重建过程复杂,导致三维重建的质量和效率不佳。大家都翘首以盼能实现快速建立出高质量的三维模型。
二、三维重建神器DUSt3R横空出世
他来了,他来了,建模行业的"意中人"踏着七彩祥云来了。芬兰阿尔托大学和纳威尔欧洲实验室经过N个日夜的苦心研发,终于三维重建神器——DUSt3R横空出世。只需两张小熊玩偶照片,无需提供额外的信息数据,DUSt3R在两秒之间就能生成一个完整的三维模型。这惊人的速度和效果,让人不得不震惊于其所蕴含的价值和未来发展潜力。
三维小熊重建示意图,来源:腾讯新闻
那么这么一款三维建模神器,为什么模型重建得这么快又这么精细呢?
DUSt3R的核心在于点图。这是一种密集的包含了三维点信息的二维场。点图为每个像素提供了一个与之对应的三维点,从而在图像像素和三维场景点之间建立了直接的对应关系。使得DUSt3R无需提供额外的参数信息,就能建立二维点与三维空间点的映射关系。
DUSt3R点图映射关系,来源:论文
DUSt3R又是基于标准的Transformer编码器和解码器构建其网络架构。Transformer这种网络架构能够允许模型利用强大的预训练模型,从而在没有显式几何约束的情况下,从输入图像中学习到丰富的几何和外观信息。为DUSt3R能够高效地学习图像信息奠定基础。
DUSt3R还建立了端到端训练方式。端对端的训练方式相较于其他的训练方式,其能够直接从图像对中学习到点图,而不需要进行复杂的多步骤处理,如特征匹配、三角测量等。这样就能避免因复杂繁琐的处理过程带来的精度和质量损失,生成的模型精细化程度高。
DUSt3R算法原理,来源:论文
DUSt3R并且还提出一种全局对齐策略和多任务同步学习机制。通过全局对齐策略,将所有成对点图表达在共同的参考框架中,并在训练过程中同时学习深度估计、相机参数估计、像素对应关系等多个相关任务,在建立模型过程中,既能快速处理多图像对,又能全面估计模型的几何特征结构。正是因为这种策略机制,使得DUSt3R只需几秒就能够实现三维模型的生成,使得模型生成效率“遥遥领先”。
DUSt3R模型重建效果,来源:论文
三、DUSt3R神器为三维模型应用行业赋能增效
DUSt3R的出现,为三维重建任务提供了一种简单而高效的解决方案,让用户可以更轻松地完成相关工作。其优异的性能和快速的重建速度为用户带来了前所未有的便利,为三维重建领域提供了新的风向标,也为三维模型应用行业赋能增效。
为游戏行业赋能增效。游戏行业业特别是开放世界等大型游戏行业,由于生产门槛较高,目前仍需要较多的建模、美术等相关成本支出,DUSt3R的快速建模技术能够显著提升效率,增加优质游戏和开放世界等大型游戏的供给。可以预见的是,在未来人们能够玩到更多*度高、个性化强的游戏。
游戏人物模型,来源:雪球网
为数字孪生城市建设行业赋能增效。我们在使用Mapmost快速搭建数字孪生城市场景过程中,迫切需要大量的城市室内外建筑模型和城市基础设施模型作为智慧城市基底。传统的人工建模时间周期长、DUSt3R的出现,将大大地减少了搭建场景所需的建模时间,极大地缩短了数字孪生城市场景建设周期。
为VR虚拟现实行业赋能增效。通过DUSt3R的三维快速建模技术,人们能够快速构建360度的幻觉空间,使得原本需要大量时间构建虚拟现实空间,虚拟人物样式固定的历史将不复存在,取而代之的是*度高、可探索性强的虚拟现实新面貌。
VR虚拟世界模型,来源:雪球网
参考资料:
- 三维重建基础
- 基于RGB-D相机的三维重建总览 包括静态与动态三维重建
- DUSt3R:5s创建一个3D模型!开源,高速的AI工具
- 三维重建-百度百科
- DUSt3R: Geometric 3D Vision Made Easy
- DUSt3R-从任意图像集合中重建3D场景的框架
- 3D内容生成工具DUSt3R爆火,有望赋能游戏行业降本增效
- DUSt3R概念股横空出世火的一塌糊涂(图)!立体建模超越或取代sora!空间计算+时空大数据+3D设计!
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论文 | DISN三维重建模型《DISN:用于高质量单视角三维重建的深隐曲面网络》 | DISN三维重建模型《DISN: Deep Implicit Surface Network for High-quality Single-view 3D Reconstruction
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41 个下载免费 3D 模型的最佳网站-使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 17. Clara.io Clara.io 是一个创建 3D 内容的全球平台,也是一个培养新 3D 艺术家的社区。Clara.io 提供+100,000个免费的3D模型,包括OBJ,Blend,STL,FBX,DAE,Babylon.JS,Three.JS格式,用于 Clara.io,Unity 3D,Blender,Sketchup,Cinema 4D,3DS Max和Maya。 使用说明:免费,标准和专业帐户仅供个人使用,如果您需要将 clara.io 用于商业用途,请与销售团队联系。 18. 3DExport 3DExport是一个市场,您可以在其中购买和销售用于CG项目的3D模型,3D打印模型和纹理。它提供15 +不同的3D格式供下载,如3DS MAX(.max),Cinema4D(.c4d),Maya(.mb,.ma),Lightwave(.lwo),Softimage(.xsi),Wavefront OBJ(.obj),Autodesk FBX(.fbx)等。它还提供15种不同的语言! 使用说明:免费下载仅供个人和非商业用途。 19. 3D Warehouse 3D Warehouse是一个开放的库,允许用户共享和下载SketchUp 3D模型,用于建筑,设计,施工和娱乐!任何人都可以免费制作,修改和重新上传内容到3D仓库,您可以找到任何您能想到的东西,如家具,电子产品,室内产品等。 使用说明:3D Warehouse中的所有模型都是免费的,因此任何人都可以下载文件以用于SketchUp甚至其他软件,如AutoCAD,Revit和ArchiCAD。 20. CadNav.com CadNav是CGI平面设计师和CAD / CAM / CAE工程师的在线3D模型库,我们提供超过50000 +免费3D模型和CAD模型下载。在CadNav网站上,您可以下载高质量的多边形网格3D模型,3D CAD实体对象,纹理,Vray材料,3D作品,CAD图纸等。 使用说明:免费下载仅供个人和非商业用途。 21. All3dfree.net 就像网站名称一样,它提供免费的3D模型,还包括Vray材料,CAD块,2d和3d纹理集合,无需注册即可免费下载。它是不断更新的,因此您可以查找或请求3DS,MAX,C4D,skp,OBJ,FBX,MTL等格式的模型。 使用说明:所有资源均不允许用于商业用途,否则您将承担责任。 22. Hum3D 自2005年以来,Hum3D帮助来自3多个国家的80D艺术家节省3D建模时间,并制作逼真的3D模型,用于电影,视频游戏,AR应用程序和可视化。所有模型均由首席3D艺术家进行验证,他们检查其是否符合专业要求和最新的3D建模标准。 使用说明:免费下载仅供个人和非商业用途。 23. Artist-3D.com 艺术家-3D 库存的免费 3D 模型下载按通用类别排序。它为人体解剖学、汽车、家具、火箭、卫星等模型提供 AutoDesk 3DS Max 格式。您还可以在浏览他们的网站时找到教程和类似类型的建模。 使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 24. Free the models 就像本网站的标题一样,它为3d应用程序和3d游戏引擎提供免费的内容模型。您可以为您的任何项目找到许多有趣且有用的模型!它提供3ds,wavefront,bryce,poser,lightwave,md2和unity3d格式的模型。还有一个很棒的纹理集合,可以在您最喜欢的建模和渲染程序中使用。 使用说明:您从这里下载的所有内容都可以免费使用,除非它不能包含在另一个免费的网络或CD收藏中,也不能单独出售。否则,您可以在商业游戏,3D应用程序或渲染作品中使用它。您不必提供信用,但如果您这样做,那就太好了。 25. Resources.blogscopia 本网站由一家名为Scopia的公司创建。他们制作3D图像和视频,您可以找到许多为CGI工作的信息架构设计的模型,所有这些都可以在现实生活中使用。您可以免费下载它们,但是,如果您想一次下载它们,您可以支付 3 到 9 欧元。 使用说明:您可以免费下载模型部分的所有文件。每个压缩文件都包含您也可以在此处找到的许可证。基本上,您可以对文件执行任何操作。唯一的限制是不归属于Scopia的重新分发。 26.ambientCG 1000+公共领域PBR材料适合所有人!环境CG是使用许多不同的方法和资产类型创建的,例如照片纹理(PBR),贴花(PBR),图集(PBR),照片纹理(普通),物质存档(SBSAR),雕刻画笔,3D模型和地形。您可以在所有项目中*使用它们! 使用说明:在 ambientCG 上提供下载的所有 PBR 材料、画笔、照片和 3D 模型均根据知识共享 CC0 1.0 通用许可提供。您可以复制、修改、分发和执行作品,即使是出于商业目的,也无需征得许可。信用将不胜感激。 不要满足于平庸的大理石纹理 - 立即使用我们的免费PBR大理石纹理升级您的3D设计。 27.Pixar One Twenty Eight 这是一个提供官方动画行业经典纹理的网站:皮克斯,创建于 1993 年,该纹理库包括 128 个重复纹理,现在免费提供。 它包含您来到的纹理,包括砖块和动物毛皮。肯定会有一些你可以使用的东西。 使用说明:皮克斯动画工作室的《Pixar One Twenty Eight》根据知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。即使出于商业目的,您也可以重新混合、调整和构建您的作品,只要您以相同的条款对新创作进行信用和许可。 访问数以千计的免费纹理并提升您的设计游戏 - 立即开始下载! 28. 3DXO 即使有近 620 个免费贴纸可供下载,3DXO 也不是最大的资源,但它的内容非常有用,不需要注册。无论是简单的墙壁或地板,还是一些奇怪的小东西,您都需要的纹理都可以在此网站上看到。 使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 29. 3DModelsCC0 3DModelsCC0 与其他产品的不同之处在于它包含超过 250+ 个高质量 3D 模型,并且本网站上的所有内容都是免费的,完全是公共领域!使用我们的模型时无需信用或归属! 使用说明:为每个人提供完全免费的公共领域内容。 30.Sketch up texture club Sketchup Texture Club是一个非营利性的教育和信息门户网站,由3D社区的图像促进协会管理,特别强调面向学生和建筑和室内设计专业人士的可视化和渲染技术,以及所有正在学习3D可视化的人。 使用说明:您无需支付版税或使用费。纹理可以免费下载和使用。不允许将纹理作为竞争产品出售或重新分发,即使图像被修改也是如此。 31. 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Pinshape Pinshape是一个提供一系列3D打印模型的网站。网站上提供的型号质量很高,因此您可以确保您的最终印刷产品看起来很棒。该网站提供了广泛的模型,包括从家居用品到小雕像和珠宝的所有物品。 但这还不是Pinshape所能提供的全部!该网站还允许用户上传和共享自己的3D模型。这意味着您不仅可以下载出色的模型,还可以通过分享自己的设计为社区做出贡献。此外,Pinshape 提供了一系列自定义选项,因此您可以调整和调整模型以满足您的特定需求。 使用说明: 要下载模型,请在网站上创建一个帐户,搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还为每种型号提供了一系列定制选项。 36.Yeggi Yeggi 提供了大量免费的 3D 模型,您可以下载各种格式的模型,例如 STL、OBJ 和 FBX。该网站易于使用,您可以按关键字、类别或特定网站搜索模型。 Yeggi 对于任何寻找 3D 模型的人来说都是一个很好的资源。它提供了大量的模型集合,从日常物品到复杂的机械,以及介于两者之间的一切。该网站的收藏量在不断增长,每天都有新的型号增加。 使用说明: 要下载模型,请在网站上搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还提供指向托管模型的原始网站的链接。 37. Open3DModel 来自开放3D模型的图像 Open3DModel具有各种类别的模型,包括建筑,车辆和角色。无论您需要建筑物,汽车还是人的3D模型,都可以在此网站上找到。 该网站易于浏览,您可以按类别或关键字搜索模型。每个模型都附带预览图像和详细信息,例如文件格式、大小和多边形数量。此信息可以帮助您选择适合您需求的模型。 使用说明: 要下载模型,请访问网站,从库中选择所需的模型,然后单击下载按钮。 使用最好的 3D 资产管理工具简化您的 3D 制作流程。立即试用它们,将您的 3D 项目提升到一个新的水平! 38. 3DExport 对于那些为其 3D 设计项目寻找 3D 模型、纹理和其他资源的人来说,该平台是一个很好的资源。该网站有大量模型可供选择,包括 3D 打印对象、游戏资产等。用户可以按类别、文件格式或价格范围浏览,以找到适合其项目的完美资源。此外,3DExport 还提供一系列教程和其他 3D 资源,以帮助用户提高技能并创建更令人印象深刻的设计。 使用说明: 要使用 3DExport,只需创建一个帐户并浏览可用型号。您可以按类别、格式和价格进行搜索,以找到所需的型号。找到喜欢的模型后,只需下载它并开始在您的项目中使用它。 39.Blend Swap Blend Swap是一个社区驱动的市场,提供与Blender软件兼容的各种免费3D模型。该平台允许用户共享和下载模型、纹理和其他资产,以便在他们的项目中使用。 使用说明: 创建免费帐户后,您可以浏览社区上传的大量3D模型。当您找到要使用的一个时,只需下载它并将其导入您选择的 3D 软件即可。 40. 3DShook 3DShook 是一个高级 3D 模型市场,提供一系列用于建筑、游戏等各个行业的高质量模型。该平台提供基于订阅的模型,具有不同的定价计划,允许用户访问一系列模型。 使用说明: 注册免费帐户后,只需浏览3D模型库,选择您喜欢的模型,然后以您需要的格式下载它们。 41. Smithsonian X 3D 史密森尼 X 3D 对于正在寻找历史文物和文物的高质量 3D 模型的设计师来说,这是一个独特的资源。该平台提供了大量3D模型,这些模型是根据史密森尼博物馆和研究中心中的真实物体扫描创建的。 使用说明: