新火種
2024-01-04 
用擴(kuò)散模型監(jiān)督NeRF，清華文生3D新方法成新SOTA
用文字合成3D圖形的AI模型，又有了新的SOTA！
近日，清華大學(xué)劉永進(jìn)教授課題組提出了一種基于擴(kuò)散模型的文生3D新方式。
無(wú)論是不同視角間的一致性，還是與提示詞的匹配度，都比此前大幅提升。
文生3D是3D AIGC的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。
劉永進(jìn)教授課題組此次提出的新模型叫做TICD（Text-Image Conditioned Diffusion），在T3Bench數(shù)據(jù)集上達(dá)到了SOTA水平。
目前相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)布，代碼也即將開(kāi)源。
測(cè)評(píng)成績(jī)已達(dá)SOTA為了評(píng)估TICD方法的效果，研究團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行了定性實(shí)驗(yàn)，并對(duì)比了此前一些較好的方法。
結(jié)果顯示，用TICD方法生成的3D圖形質(zhì)量更好、圖形更清晰，與提示詞的匹配程度也更高。
為了進(jìn)一步評(píng)估這些模型的表現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)在T3Bench數(shù)據(jù)集上將TICD與這些方法進(jìn)行了定量測(cè)試。
結(jié)果顯示，TICD在單對(duì)象、單對(duì)象帶背景、多對(duì)象這三個(gè)提示集上都取得了最好的成績(jī)，證明了它在生成質(zhì)量和文本對(duì)齊性上都具有整體優(yōu)勢(shì)。
此外，為了進(jìn)一步評(píng)估這些模型的文本對(duì)齊性，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)3D物體渲染得到的圖片與原始提示詞的CLIP余弦相似度上進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果依然是TICD的表現(xiàn)最佳。
那么，TICD方法是如何實(shí)現(xiàn)這樣的效果的呢？
將多視角一致性先驗(yàn)納入NeRF監(jiān)督目前主流的文本生成3D方法大多使用預(yù)訓(xùn)練的2D擴(kuò)散模型，通過(guò)得分蒸餾采樣（Score Distillation Sampling, SDS）優(yōu)化神經(jīng)輻射場(chǎng)（NeRF）來(lái)生成全新的3D模型。
然而，這種預(yù)訓(xùn)練擴(kuò)散模型提供的監(jiān)督僅限于輸入的文本本身，并未約束多視角間的一致性，可能會(huì)出現(xiàn)生成幾何結(jié)構(gòu)較差等問(wèn)題。
為了在擴(kuò)散模型的先驗(yàn)中引入多視角一致性，一些最新的研究通過(guò)使用多視角數(shù)據(jù)對(duì)2D擴(kuò)散模型進(jìn)行微調(diào)，但仍然缺乏細(xì)粒度的視角間連續(xù)性。
為了解決這一挑戰(zhàn)，TICD方法將以文本為條件的和圖像為條件的多視角圖像納入NeRF優(yōu)化的監(jiān)督信號(hào)中，分別保證了3D信息與提示詞的對(duì)齊和3D物體不同視角間的強(qiáng)一致性，有效提升了生成3D模型的質(zhì)量。
工作流程上，TICD首先采樣若干組正交的參考相機(jī)視角，使用NeRF渲染出對(duì)應(yīng)的參考視圖，然后對(duì)這些參考視圖運(yùn)用基于文本的條件擴(kuò)散模型，約束內(nèi)容與文本的整體一致性。
在此基礎(chǔ)上選取若干組參考相機(jī)視角，并對(duì)于每個(gè)視角渲染一個(gè)額外新視角下的視圖。接著以這兩個(gè)視圖與視角間的位姿關(guān)系作為新條件，使用基于圖像的條件擴(kuò)散模型約束不同視角間的細(xì)節(jié)一致性。
結(jié)合兩種擴(kuò)散模型的監(jiān)督信號(hào)，TICD可對(duì)NeRF網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新并循環(huán)迭代優(yōu)化，直到獲得最終的NeRF模型，并渲染出高質(zhì)量、幾何清晰且與文本一致的3D內(nèi)容。
此外，TICD方法可以有效消除現(xiàn)有方法面對(duì)特定文本輸入時(shí)可能產(chǎn)生的幾何信息消失、錯(cuò)誤幾何信息過(guò)量生成、顏色混淆等問(wèn)題。
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