4D-LRM – Adobe聯(lián)合密歇根大學(xué)等機(jī)構(gòu)推出的4D重建模型

4D-LRM（Large Space-Time Reconstruction Model）是由Adobe研究公司、密歇根大學(xué)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合研發(fā)的創(chuàng)新型4D重建模型。該模型能夠基于稀疏的輸入視圖和任意時(shí)間點(diǎn)，快速且高質(zhì)量地重構(gòu)出任何新視角和時(shí)間組合的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。它基于Transformer架構(gòu)，通過預(yù)測(cè)每個(gè)像素的4D高斯原語，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間和時(shí)間的統(tǒng)一表征，具有高效性和強(qiáng)大的泛化能力。

4D-LRM：開啟動(dòng)態(tài)場(chǎng)景重建新篇章

在數(shù)字世界的廣闊天地里，動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的捕捉與重現(xiàn)一直是極具挑戰(zhàn)性的課題。而今，一款名為4D-LRM（Large Space-Time Reconstruction Model）的革新性模型橫空出世，為我們帶來了全新的可能性。它不僅能從稀疏的輸入信息中重建出豐富細(xì)膩的4D動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，更在速度和泛化能力上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

核心功能：

• 極速4D重建：4D-LRM能夠從少量輸入視圖和任意時(shí)間點(diǎn)出發(fā)，迅速且精準(zhǔn)地重構(gòu)出任意新視角和時(shí)間組合的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。在單個(gè)A100 GPU上，它僅需不到1.5秒即可重建一個(gè)24幀的序列，展現(xiàn)出卓越的效率和可擴(kuò)展性。
• 卓越的泛化能力：該模型具備強(qiáng)大的泛化能力，能夠輕松適應(yīng)新的對(duì)象和場(chǎng)景。無論是在多種相機(jī)設(shè)置下，還是在交替的規(guī)范視圖和幀插值設(shè)置下，4D-LRM均能出色地完成任務(wù)，有效插值時(shí)間，生成高質(zhì)量的重建結(jié)果。
• 靈活的視角與時(shí)間組合：4D-LRM允許用戶生成任意視角和時(shí)間組合的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，為我們理解和創(chuàng)造動(dòng)態(tài)內(nèi)容提供了前所未有的度。
• 賦能未來應(yīng)用：4D-LRM可以與SV3D等模型結(jié)合，擴(kuò)展到4D生成任務(wù)，從而創(chuàng)造出更具真實(shí)感的4D內(nèi)容。

技術(shù)解讀：

• 4D高斯分布（4DGS）：4D-LRM的核心在于將動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的每個(gè)對(duì)象表示為一組4D高斯分布。這些分布不僅捕捉了對(duì)象在空間中的位置和外觀，還精確地反映了其隨時(shí)間的變化。每個(gè)4D高斯分布由空間中心、時(shí)間中心、空間尺度、時(shí)間尺度、旋轉(zhuǎn)矩陣和顏色等關(guān)鍵參數(shù)定義。
• Transformer架構(gòu)：4D-LRM采用了基于Transformer的架構(gòu)來處理輸入圖像。輸入圖像首先被分割成圖像塊（patch），這些圖像塊被編碼為多維向量，作為Transformer的輸入。Transformer利用多頭自注意力機(jī)制和多層感知機(jī)（MLP）對(duì)輸入信息進(jìn)行深度處理，最終預(yù)測(cè)出每個(gè)像素的4D高斯原語。
• 像素對(duì)齊的高斯渲染：通過像素對(duì)齊的高斯渲染技術(shù)，4D-LRM將預(yù)測(cè)的4D高斯分布投射到圖像平面上，并利用alpha混合來合成最終的圖像。
• 訓(xùn)練與優(yōu)化：4D-LRM通過在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練，并最小化重建圖像與真實(shí)圖像之間的差異來優(yōu)化模型參數(shù)。在訓(xùn)練過程中，模型學(xué)習(xí)到通用的空間-時(shí)間表示，使其能夠泛化到新的對(duì)象和場(chǎng)景，即使在稀疏輸入條件下也能生成高質(zhì)量的重建結(jié)果。

產(chǎn)品官網(wǎng)：

如需深入了解4D-LRM的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問以下資源：

• 項(xiàng)目官網(wǎng)：https://4dlrm.github.io/

應(yīng)用場(chǎng)景：

• 影視游戲制作：4D-LRM能夠高效地重建和渲染動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，適用于角色動(dòng)畫、場(chǎng)景變化等復(fù)雜場(chǎng)景的建模，顯著提升游戲和電影的視覺效果，支持實(shí)時(shí)渲染和多視角生成，增強(qiáng)觀眾的沉浸感。
• 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）：為AR和VR應(yīng)用提供逼真、沉浸式的體驗(yàn)，支持實(shí)時(shí)交互，使用戶能夠在虛擬環(huán)境中移動(dòng)和觀察。
• 機(jī)器人與自動(dòng)駕駛：幫助機(jī)器人和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)更好地理解和預(yù)測(cè)環(huán)境變化，提供準(zhǔn)確的路徑規(guī)劃信息。
• 數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作：簡(jiǎn)化手動(dòng)建模和動(dòng)畫制作的流程，為視頻編輯提供豐富的編輯選項(xiàng)。
• 科研探索：用于重建和分析生物醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)，例如心臟跳動(dòng)、呼吸等，助力研究人員深入理解生物體內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程。

常見問題：

Q：4D-LRM的優(yōu)勢(shì)是什么？

A：4D-LRM的優(yōu)勢(shì)在于其高效的4D重建能力、強(qiáng)大的泛化能力以及對(duì)任意視角和時(shí)間組合的支持。它能夠從稀疏的輸入中快速生成高質(zhì)量的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，并能適應(yīng)新的對(duì)象和場(chǎng)景。

Q：4D-LRM的應(yīng)用前景是什么？

A：4D-LRM在影視游戲制作、AR/VR、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作以及科研領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。它能夠提升視覺效果、提供沉浸式體驗(yàn)、改善環(huán)境感知，并加速科學(xué)研究的進(jìn)展。