Find3D：加州理工學院創新3D部件分割模型提升精確度與效率

Find3D是一款由加州理工學院推出的先進3D部件分割模型，能夠根據任意文本查詢對對象的任意部分進行分割。其強大的數據引擎自動從互聯網收集3D資產生成訓練數據，并利用對比訓練方法構建出可擴展的3D模型。Find3D在多個數據集上表現卓越，平均交并比（mIoU）性能較次佳方法提升三倍，能夠處理來自iPhone照片和AI生成圖像的復雜3D構建。

Find3D是什么

Find3D是加州理工學院開發的一款技術先進的3D部件分割模型，能夠實現基于文本的任意對象分割。通過強大的數據引擎，該模型可以自動從網絡上獲取3D資產并生成訓練數據，無需人為干預。Find3D在Objaverse-General、ShapeNet-Part和PartNet-E等多個數據集上展現出色的性能，顯著提升了模型的交并比。

Find3D的主要功能

• 開放世界3D部分分割：用戶只需輸入文本查詢，即可識別和分割任意物體的任何部分，打破了預定義部分集的限制。
• 無需人工注釋：依靠數據引擎自動生成訓練數據，完全消除了人工注釋的需求。
• 高性能與泛化能力：在多個數據集上表現卓越，交并比（mIoU）比次佳方法高出三倍。
• 快速推理：相較于現有基線，推理速度提升6至300倍，大幅提高效率。
• 魯棒性：在多樣的物體姿態和查詢條件下，依然保持穩定的分割效果。
• 查詢靈活性：支持各種類型的文本查詢，涵蓋不同粒度和描述風格的部分查詢。

Find3D的技術原理

• 數據引擎：
  • 使用2D基礎模型（如SAM和Gemini）來自動注釋3D對象。
  • 將3D資產渲染為多個視圖，每個視圖均傳遞至SAM進行分割。
  • 對于SAM返回的每個掩碼，查詢Gemini以獲取相應部分名稱，從而形成（掩碼，文本）對。
  • 將部分名稱嵌入到視覺和語言基礎模型（如SigLIP）的潛在嵌入空間中。
  • 基于投影幾何將掩碼反投影到3D點云中，創建（點，文本嵌入）對。
• 模型訓練：
  • 采用基于Transformer的點云模型，將點云視作序列并執行塊注意力機制。
  • 模型返回的點特征與文本嵌入的余弦相似度相結合，支持任意形式的文本查詢。
  • 通過對比學習目標處理標簽的多義性和部分可見性問題，支持在數據引擎生成的數據上進行可擴展訓練。
• 對比學習目標：
  • 解決每個點可能具有多個標簽的問題，以及由于每個掩碼僅覆蓋部分視圖而導致的未標記點問題。
  • 基于對比學習目標，使模型能夠學習到魯棒的特征表示，從而在開放世界中實現精確的部分分割。

Find3D的項目地址

• 項目官網：ziqi-ma.github.io/find3dsite
• GitHub倉庫：https://github.com/ziqi-ma/Find3D
• arXiv技術論文：https://arxiv.org/pdf/2411.13550v1
• 在線體驗Demo：https://huggingface.co/spaces/ziqima/Find3D

Find3D的應用場景

• 機器人視覺與操作：在機器人技術中，幫助機器人識別和定位物體的特定部分，進行精準的抓取和操作。
• 虛擬現實（VR）和增強現實（AR）：在VR/AR應用中，提升用戶與虛擬環境的互動體驗，提供更深層次的虛擬物體理解。
• 計算機輔助設計（CAD）：在CAD軟件中，幫助設計師快速識別和編輯3D模型的特定部分，大幅提升設計效率。
• 游戲開發：在游戲開發中，創造更復雜的3D物體互動，例如角色裝備的更換或物體破壞效果。
• 建筑和工程：在建筑和工程領域，輔助分析和理解復雜的3D結構，如建筑模型或機械部件。

常見問題

• Find3D支持哪些類型的文本查詢？：Find3D支持多種類型的文本查詢，包括不同粒度和描述風格的部分查詢。
• 如何獲取Find3D的技術文檔？：您可以通過項目官網或GitHub倉庫獲取詳細的技術文檔和使用說明。
• Find3D的推理速度有多快？：Find3D的推理速度比現有基線快6到300倍，顯著提高了效率。