Articulated 3D reconstruction has valuable applications in various domains, yet it remains costly and demands intensive work from domain experts. Recent advancements in template-free learning methods show promising results with monocular videos. Nevertheless, these approaches necessitate a comprehensive coverage of all viewpoints of the subject in the input video, thus limiting their applicability to casually captured videos from online sources. In this work, we study articulated 3D shape reconstruction from a single and casually captured internet video, where the subject's view coverage is incomplete. We propose DreaMo that jointly performs shape reconstruction while solving the challenging low-coverage regions with view-conditioned diffusion prior and several tailored regularizations. In addition, we introduce a skeleton generation strategy to create human-interpretable skeletons from the learned neural bones and skinning weights. We conduct our study on a self-collected internet video collection characterized by incomplete view coverage. DreaMo shows promising quality in novel-view rendering, detailed articulated shape reconstruction, and skeleton generation. Extensive qualitative and quantitative studies validate the efficacy of each proposed component, and show existing methods are unable to solve correct geometry due to the incomplete view coverage.


翻译:铰接式三维重建在多个领域具有重要应用价值,但至今仍成本高昂且需领域专家密集参与。近期无模板学习方法的进展在单目视频上展现出可喜成果。然而,这些方法要求输入视频全面覆盖目标主体所有视角,因此难以应用于来自网络来源的随意拍摄视频。本研究探讨如何从单段随意拍摄的网络视频(主体视角覆盖不完整)中重建铰接式三维形状。我们提出DreaMo方法,在联合执行形状重建的同时,通过视角条件扩散先验与多种定制正则化手段,解决具有挑战性的低覆盖区域问题。此外,我们引入骨架生成策略,从学习到的神经骨骼与蒙皮权重中生成可解释的人体骨架。我们在自收集的视角覆盖不完整网络视频数据集上开展研究。DreaMo在新视角渲染、精细铰接式形状重建及骨架生成方面展现出优异质量。大量定性与定量研究验证了各提出模块的有效性,并表明现有方法因视角覆盖不完整而无法求解正确几何结构。

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在计算机视觉中, 三维重建是指根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程. 由于单视频的信息不完全,因此三维重建需要利用经验知识. 而多视图的三维重建(类似人的双目定位)相对比较容易, 其方法是先对摄像机进行标定, 即计算出摄像机的图象坐标系与世界坐标系的关系.然后利用多个二维图象中的信息重建出三维信息。 物体三维重建是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学(CG)、计算机动画、计算机视觉、医学图像处理、科学计算和虚拟现实、数字媒体创作等领域的共性科学问题和核心技术。在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法。一类是使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型,另一类是通过一定的手段获取真实物体的几何形状。前者实现技术已经十分成熟,现有若干软件支持,比如:3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等等,它们一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。后者一般称为三维重建过程,三维重建是指利用二维投影恢复物体三维信息(形状等)的数学过程和计算机技术,包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。
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