SceneGen – 上海交大推出的3D場景生成框架

SceneGen，由上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊傾力打造，是一款性的開源三維場景構(gòu)建框架。其核心優(yōu)勢在于能夠僅憑一張場景照片及其對應(yīng)的物體分割掩碼，便能通過一次高效的前向計算，直接生成具備完整幾何結(jié)構(gòu)、精美紋理以及合理空間布局的逼真三維場景。這一創(chuàng)新之處在于其端到端的生成流程，徹底擺脫了耗時費力的優(yōu)化過程或繁瑣的資產(chǎn)庫檢索與組裝，從而極大地提升了生成效率。

SceneGen的獨特之處

SceneGen是一款由上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊精心研發(fā)的高效開源三維場景生成框架。它擁有從單張場景圖像及其對應(yīng)的物體分割掩碼出發(fā)，通過一次前向傳播，直接生成包含完整幾何結(jié)構(gòu)、紋理和空間布局的3D場景的能力。其核心創(chuàng)新點在于其一體化的生成流程，無需依賴耗時的優(yōu)化過程或從資產(chǎn)庫中檢索組裝，從而顯著提升了生成效率。技術(shù)亮點包括其創(chuàng)新的局部與全局場景信息聚合模塊，以及能夠同時預(yù)測三維資產(chǎn)及其相對空間位置的位置預(yù)測頭，這些設(shè)計共同確保了生成場景的物理合理性和視覺一致性。該工具主要面向虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實（VR/AR）、具身智能（Embodied AI）、游戲開發(fā)以及室內(nèi)設(shè)計等領(lǐng)域，為快速構(gòu)建逼真的虛擬環(huán)境提供了強(qiáng)大的解決方案。

SceneGen的核心功能亮點

• 從單幅圖像到三維場景的蛻變：能夠接收一張場景圖像及配套的物體分割掩碼，直接輸出包含詳盡幾何結(jié)構(gòu)、豐富紋理和精妙空間布局的三維場景。
• 迅捷高效的端到端生成：通過一次前向計算即可完成場景的全部生成，擺脫了對耗時優(yōu)化或資產(chǎn)庫的依賴，生成速度得到質(zhì)的飛躍。
• 精妙的局部與全局信息融合：在特征提取階段引入了先進(jìn)的聚合模塊，能夠巧妙地整合局部細(xì)節(jié)與全局場景信息，確保生成場景的嚴(yán)謹(jǐn)性和整體協(xié)調(diào)性。
• 資產(chǎn)與位置的聯(lián)合精準(zhǔn)預(yù)測：借助其獨特的位置預(yù)測頭（position head），該框架能夠同步預(yù)測場景中的三維資產(chǎn)（即物體）及其精確的相對空間位置。
• 卓越的精度與高度真實感：在合成及真實數(shù)據(jù)集上的測試結(jié)果均表明，其生成的場景在幾何精度、紋理細(xì)節(jié)以及視覺質(zhì)量方面，均超越了以往的同類方法。

SceneGen的技術(shù)實現(xiàn)深度解析

• 高效的輸入處理與特征提取：以單張場景圖像和對應(yīng)的物體分割掩碼為起點，通過視覺編碼器和幾何編碼器分別提取出資產(chǎn)級別的（即物體）特征和場景級別的全局特征。
• 精細(xì)化的局部紋理優(yōu)化：利用預(yù)先訓(xùn)練好的局部注意力模塊，對每一個物體的紋理細(xì)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化優(yōu)化和增強(qiáng)，從而保證生成資產(chǎn)的視覺表現(xiàn)力。
• 深度的全局特征融合：通過精心設(shè)計的全局注意力模塊（聚合模塊），將局部物體特征與場景級別的布局信息進(jìn)行整合，從而捕捉物體之間的空間關(guān)系以及上下文依賴，確保場景的合理性和整體一致性。
• 一體化的聯(lián)合解碼與生成：利用現(xiàn)成的結(jié)構(gòu)解碼器處理融合后的特征，并結(jié)合獨特的位置預(yù)測頭（position head）來精確預(yù)測物體的相對空間位置，實現(xiàn)幾何結(jié)構(gòu)、紋理和位置的一次性生成。
• 極致的端到端優(yōu)化效率：整個流程僅需一次前向傳播即可完成，無需迭代優(yōu)化或外部資產(chǎn)檢索，極大地提升了生成效率，并在合成與真實數(shù)據(jù)集上取得了高精度和逼真的效果。

SceneGen的探索之路

• 官方項目主頁：https://mengmouxu.github.io/SceneGen/
• GitHub代碼倉庫：https://github.com/mengmouxu/scenegen
• HuggingFace模型庫入口：https://huggingface.co/haoningwu/scenegen
• 深度技術(shù)解析（arXiv）：https://arxiv.org/pdf/2508.15769

SceneGen的廣闊應(yīng)用前景

• 游戲與影視領(lǐng)域的加速器：能夠根據(jù)概念圖或參考照片快速生成可立即投入使用的三維場景資源，大幅縮短場景建模的時間成本，尤其能為資源有限的游戲開發(fā)者等群體提供強(qiáng)大支持。
• 虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實的基石：為VR/AR應(yīng)用高效構(gòu)建高度逼真且具備交互性的三維環(huán)境，有力地滿足具身智能（Embodied AI）等領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量虛擬場景的迫切需求。
• 房地產(chǎn)與室內(nèi)設(shè)計的革新者：能夠?qū)⑵矫鎽粜蛨D或?qū)嵕罢掌杆俎D(zhuǎn)化為可交互的三維模型，幫助中介、開發(fā)商或客戶更直觀地理解房屋的空間布局和設(shè)計效果。
• 仿真與訓(xùn)練環(huán)境的構(gòu)建利器：為自動駕駛、機(jī)器人導(dǎo)航等需要海量高保真虛擬環(huán)境進(jìn)行測試和訓(xùn)練的任務(wù)，提供高效的場景生成解決方案。