LHM – 阿里通義開源的單圖生成可動畫3D人體模型

LHM（Large Animatable Human Reconstruction Model）是阿里巴巴通義實驗室開發的一款創新性產品，旨在通過單張圖像重建可動畫化的3D人體模型。該模型基于多模態Transformer架構，巧妙地結合了3D幾何特征與2D圖像特征，采用注意力機制以保留服裝的幾何形狀和紋理細節，并引入頭部特征金字塔編碼方案以提升面部細節的恢復能力。LHM以3D高斯點云（Gaussian Splatting）形式呈現重建的3D模型，支持實時渲染和姿態控制動畫，能夠在幾秒鐘內生成高質量的可動畫化3D人體模型，特別適合于增強現實（AR）和虛擬現實（VR）等沉浸式應用場景。

LHM是什么

LHM（Large Animatable Human Reconstruction Model）是由阿里巴巴通義實驗室推出的一種技術，能夠通過單張圖片快速重建可動畫的3D人體模型。該模型依托多模態Transformer架構，融合了3D幾何與2D圖像特征，利用注意力機制確保服裝的幾何形狀和細節紋理得到良好保留。此外，LHM還創新性地設計了一個頭部特征金字塔編碼方案，以增強面部細節的恢復能力。通過3D高斯點云形式進行表示，LHM不僅支持實時渲染，還能實現姿態控制動畫，快速生成高質量的3D人體模型，非常適合用于AR/VR等沉浸式應用。

LHM的主要功能

• 快速重建：能夠在幾秒鐘內將單張圖像轉換為可動畫化的3D模型，無需復雜的后期處理。
• 高保真細節：精準保留服裝紋理和面部細節等重要信息，生成的3D模型質量極高。
• 實時動畫：支持基于姿態控制的實時動畫渲染，適合各種沉浸式應用場景（如AR/VR）。
• 泛化能力強：在開放環境下表現優異，能夠適應多樣化的場景和姿態。

LHM的技術原理

• 多模態Transformer架構：將3D幾何特征（從SMPL-X模板提取的表面點）與2D圖像特征（由預訓練的視覺Transformer獲取）相結合，有效地處理幾何與視覺信息。特別針對頭部區域設計的多尺度特征提取方案，能夠增強面部細節的恢復表現。
• 3D高斯點云表示：采用3D高斯點云（Gaussian Splatting）方式表示3D模型，確保實時、高質量的渲染效果。模型直接預測高斯點云的參數（如位置、旋轉、縮放、顏色等），實現從輸入圖像到3D模型的快速轉換。
• 自監督學習：通過大規模視頻數據進行訓練，利用渲染損失和正則化項優化模型，避免了對稀缺3D掃描數據的依賴。在訓練過程中，采用“盡可能接近”和“盡可能接近球形”的正則化項，以保持3D模型的幾何合理性。
• 實時動畫支持：基于SMPL-X骨架參數將重建的3D模型變形至目標姿態，支持實時姿態控制動畫。整個重建與動畫化的過程可以在一次前向傳播中完成，非常適合實時應用。

LHM的項目地址

• 項目官網：https://lingtengqiu.github.io/LHM/
• GitHub倉庫：https://github.com/aigc3d/LHM
• arXiv技術論文：https://arxiv.org/pdf/2503.10625
• 在線體驗Demo：https://huggingface.co/spaces/DyrusQZ/LHM

LHM的應用場景

• 虛擬現實（VR）和增強現實（AR）：能夠快速將圖像轉換為可動畫的3D虛擬角色，增強用戶的沉浸體驗和交互樂趣。
• 游戲開發：快速生成高質量的3D角色模型，支持實時動畫，有效提升開發效率和游戲體驗。
• 影視制作：在特效和動畫電影制作中，快速生成角色模型，顯著提高制作效率和質量。
• 社交媒體和內容創作：用戶可以生成3D虛擬形象用于社交平臺，創作者能夠迅速生成3D角色以滿足短視頻等需求。
• 教育和培訓：創建虛擬教師或助教用于在線教育，生成3D模型以支持醫療、軍事等領域的模擬訓練。

常見問題

• 如何使用LHM進行3D模型重建？：用戶需提供一張圖像，LHM會在幾秒內生成可動畫的3D模型，具體操作可參考官網提供的指南。
• LHM支持哪些操作系統？：LHM為基于云端的應用，用戶可通過瀏覽器訪問，無需特定操作系統支持。
• 生成的3D模型可以用于哪些平臺？：生成的3D模型適用于AR/VR應用、游戲引擎、影視制作等多種平臺。
• 是否需要專業知識才能使用LHM？：LHM設計為用戶友好，普通用戶也能輕松上手，相關的操作說明將會提供。