Reconstructing physically stable 3D scenes from a single RGB image enables casual images to be converted into simulation-ready digital assets for applications such as immersive interaction and content creation. However, existing single-image reconstruction methods fall short in capturing the physical structure of a scene. As a result, they often produce geometrically plausible but physically inconsistent results, including object floating and penetration, which lead to unstable behavior in physics simulations. Image-conditioned scene generation methods improve physical plausibility but often rely on strong scene priors, yielding plausible yet inaccurate object arrangements that fail to match the input image. We propose REST3D, a single-image reconstruction framework that can reconstruct physically stable 3D scenes by integrating physical scene understanding with physics-constrained refinement. We first introduce an agentic physical scene understanding technique that constructs a scene-tree representation capturing object physical states and inter-object relationships from a gravity-support perspective, providing a structural prior for reconstruction. Leveraging this structure, we initialize the scene using image-to-3D models, followed by scene-tree-guided alignment and physics-constrained optimization to resolve physical violations while preserving visual consistency with the input image. Experiments show that our method significantly reduces physical errors and improves simulation stability on both synthetic and real-world datasets while maintaining strong reconstruction quality. We further demonstrate the reconstructed scenes in VR-based human-object interaction, showing their potential for immersive applications.


翻译:从单张RGB图像重建物理稳定的3D场景,可将日常图像转换为适用于沉浸式交互和内容创作等应用的模拟就绪数字资产。然而,现有单图像重建方法在捕捉场景物理结构方面存在不足,常产生几何上合理但物理上不一致的结果(包括物体悬浮和穿透),导致物理模拟中出现不稳定行为。基于图像条件的场景生成方法虽能提升物理合理性,但往往依赖强场景先验,生成的物体排列虽有合理性却与输入图像不匹配。我们提出REST3D——一种集成物理场景理解与物理约束优化的单图像重建框架,能够重建物理稳定的3D场景。我们首先引入智能体式物理场景理解技术,从重力支撑视角构建捕捉物体物理状态及物体间关系的场景树表征,为重建提供结构先验。基于该结构,我们利用图像转3D模型初始化场景,随后通过场景树引导的对齐与物理约束优化,在消除物理违规的同时保持与输入图像的视觉一致性。实验表明,本方法在合成与真实数据集上显著减少物理错误、提升模拟稳定性,同时保持良好重建质量。我们进一步在VR人机交互中展示重建场景,彰显其在沉浸式应用中的潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

3D是英文“Three Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、有宽、有高,换句话说,就是立体的,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。
前馈式三维场景建模
专知会员服务
12+阅读 · 4月17日
【剑桥博士论文】单目 3D 人体重建的概率方法
专知会员服务
11+阅读 · 2025年1月31日
动态三维场景重建研究综述
专知会员服务
36+阅读 · 2024年8月23日
深度学习背景下的图像三维重建技术进展综述
专知会员服务
39+阅读 · 2023年9月4日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年2月7日
三维重建 3D reconstruction 有哪些实用算法?
极市平台
13+阅读 · 2020年2月23日
计算机视觉方向简介 | 三维重建技术概述
计算机视觉life
26+阅读 · 2019年6月13日
目前最好的开源人脸3D重建与密集对齐算法
计算机视觉life
17+阅读 · 2019年4月24日
深度学习之图像超分辨重建技术
机器学习研究会
12+阅读 · 2018年3月24日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
0+阅读 · 52分钟前
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 54分钟前
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关VIP内容
前馈式三维场景建模
专知会员服务
12+阅读 · 4月17日
【剑桥博士论文】单目 3D 人体重建的概率方法
专知会员服务
11+阅读 · 2025年1月31日
动态三维场景重建研究综述
专知会员服务
36+阅读 · 2024年8月23日
深度学习背景下的图像三维重建技术进展综述
专知会员服务
39+阅读 · 2023年9月4日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年2月7日
相关资讯
三维重建 3D reconstruction 有哪些实用算法?
极市平台
13+阅读 · 2020年2月23日
计算机视觉方向简介 | 三维重建技术概述
计算机视觉life
26+阅读 · 2019年6月13日
目前最好的开源人脸3D重建与密集对齐算法
计算机视觉life
17+阅读 · 2019年4月24日
深度学习之图像超分辨重建技术
机器学习研究会
12+阅读 · 2018年3月24日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员