Reconstructing articulated 3D objects from a single image requires jointly inferring object geometry, part structure, and motion parameters from limited visual evidence. A key difficulty lies in the entanglement between motion cues and object structure, which makes direct articulation regression unstable. Existing methods address this challenge through multi-view supervision, retrieval-based assembly, or auxiliary video generation, often sacrificing scalability or efficiency. We present MonoArt, a unified framework grounded in progressive structural reasoning. Rather than predicting articulation directly from image features, MonoArt progressively transforms visual observations into canonical geometry, structured part representations, and motion-aware embeddings within a single architecture. This structured reasoning process enables stable and interpretable articulation inference without external motion templates or multi-stage pipelines. Extensive experiments on PartNet-Mobility demonstrate that OM achieves state-of-the-art performance in both reconstruction accuracy and inference speed. The framework further generalizes to robotic manipulation and articulated scene reconstruction.


翻译:从单张图像重建铰接式三维物体需要联合推断物体几何、部件结构及运动参数,而视觉证据有限。关键难点在于运动线索与物体结构之间的纠缠,使得直接进行铰接回归变得不稳定。现有方法通过多视角监督、基于检索的组装或辅助视频生成来应对这一挑战,但往往牺牲了可扩展性或效率。我们提出MonoArt,一个基于渐进式结构推理的统一框架。MonoArt并非直接从图像特征预测铰接,而是在单一架构内将视觉观察逐步转化为规范几何、结构化的部件表示以及运动感知嵌入。这种结构化推理过程实现了稳定且可解释的铰接推断,无需外部运动模板或多阶段流水线。在PartNet-Mobility上的大量实验表明,该框架在重建精度和推理速度上均达到最优性能。该框架进一步泛化至机器人操作与铰接场景重建。

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