NutWorld – 新加坡國立、南洋理工和Skywork AI推出的視頻處理框架

NutWorld 是新加坡國立大學、南洋理工大學與 Skywork AI 聯合推出的一種創新視頻處理框架，旨在高效地將日常單目視頻轉化為動態的 3D 高斯表示（Gaussian Splatting）。該框架基于時空對齊高斯（STAG）表示法，通過單次前饋傳遞實現視頻的時空連貫性，有效克服了傳統方法在復雜與遮擋場景中的限制。NutWorld 結合了深度與光流正則化技術，成功解決了單目視頻中的空間模糊與不確定性問題，支持高保真度的視頻重建，并實時滿足多種下游任務，如新視角合成、視頻編輯、幀插值和一致深度預測等。

NutWorld是什么

NutWorld 是一款前沿的視頻處理框架，由新加坡國立大學、南洋理工大學以及 Skywork AI 合作開發。它能夠將普通的單目視頻高效轉化為動態的 3D 高斯表示（Gaussian Splatting），在時空對齊高斯（STAG）表示法的基礎上，通過一次前饋傳遞實現視頻的時空建模。這一創新方法有效解決了傳統視頻處理技術在復雜和遮擋情況下的不足之處，結合深度和光流正則化技術，顯著提升了單目視頻的空間清晰度和準確性。NutWorld 不僅能夠高保真度重建視頻內容，還具備實時處理的能力，支持多種下游應用，如新視圖合成、視頻編輯、幀插值和一致深度預測等。

NutWorld的主要功能

• 高效視頻重建：將日常單目視頻轉換為動態的 3D 高斯表示，提供高保真度的視頻內容重建。
• 實時處理能力：支持實時視頻處理，顯著優于傳統優化方法，提升用戶體驗。
• 多種下游任務支持：
  • 新視圖合成：根據單目視頻生成新的視角，豐富視覺體驗。
  • 視頻編輯：實現精準的幀級編輯及風格化，滿足視頻創作者的需求。
  • 幀插值：通過生成中間幀提高視頻的幀率，增強觀影體驗。
  • 一致深度預測：提供時空一致的深度估計，提升場景理解能力。
  • 視頻對象分割：通過傳播對象掩碼實現精準目標分割，增強視頻分析能力。
• 時空連貫性：基于結構化的時空對齊高斯（STAG）表示，確保視頻在時間與空間上的一致性，增強觀看體驗。

NutWorld的技術原理

• 時空對齊高斯（STAG）表示：視頻中的每個像素與一個 3D 高斯分布關聯，通過時空對齊約束這些高斯分布，捕捉時間動態，確保效果的準確性。
• 前饋網絡架構：采用基于 Transformer 的編碼器-解碼器架構，將輸入視頻幀映射到 STAG 表示，編碼器利用 Transformer 模塊處理輸入幀，以捕捉時空關系，而解碼器則預測靜態高斯屬性及其變形場，支持高效前饋預測。
• 深度和光流正則化：通過深度正則化和光流正則化的結合，提高深度預測的穩健性，確保時間連貫性。
• 基于片段的推理：將長視頻分割為多個重疊片段進行處理，確保在重疊幀中傳播高斯分布，以維持全局時空一致性。

NutWorld的項目地址

• GitHub倉庫：https://github.com/Nut-World/NutWorld/
• arXiv技術論文：https://arxiv.org/pdf/2502.03465

NutWorld的應用場景

• 視頻內容創作與編輯：為視頻創作者提供強大的工具，支持新視圖合成、幀插值和精確的視頻編輯與風格化。
• 增強現實與虛擬現實：實時重建動態 3D 場景，提升 AR/VR 應用的場景理解與用戶體驗。
• 自動駕駛與機器人視覺：通過高效重建動態場景，提供深度和信息，支持自動駕駛的環境感知與機器人實時建模。
• 游戲開發：實時生成高質量的 3D 場景，提升互動內容和游戲體驗的流暢性。
• 培訓行業：在駕駛、飛行等培訓模擬中，提供逼真的動態場景，以提高培訓效果。

常見問題

NutWorld 是否支持多種視頻格式？
是的，NutWorld 支持多種常見的視頻格式，用戶可以通過框架輕松導入并處理視頻。

使用 NutWorld 需要哪些系統要求？
NutWorld 對系統性能有一定要求，建議使用具備強大圖形處理能力的計算機，以確保流暢的實時處理。

如何獲取 NutWorld 的更新和支持？
用戶可以通過訪問 NutWorld 的 GitHub 倉庫獲取最新的更新和技術支持，也可以查看相關文檔。