Objaverse|计算机视觉数据集|图形学数据集

arXiv2024-12-20 更新2024-12-25 收录

计算机视觉

图形学

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http://arxiv.org/abs/2412.15050v1

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资源简介：

Objaverse数据集由香港科技大学（广州）的研究团队创建，包含200,000个合成3D资产。该数据集通过改变金属性和粗糙度（范围从0到1，步长为0.1）来渲染2D图像和材质映射。数据集的创建过程涉及从Objaverse中采样3D资产，并使用20,000个自然场景的环境映射来提供光照。该数据集主要用于计算机视觉和图形学中的渲染和逆渲染任务，旨在解决从图像中分解出几何、材质和光照信息的问题。

提供机构：

香港科技大学（广州）

创建时间：

2024-12-20

AI搜集汇总

数据集介绍

构建方式

Objaverse数据集的构建基于大规模的3D模型资源，研究人员从Objaverse中采样了20万个3D资产，并通过物理渲染技术生成了相应的2D图像和材质图。每个3D资产在渲染过程中，金属度和粗糙度参数被系统地调整，范围从0到1，步长为0.1。此外，研究人员从LHQ-1024数据集中随机选择了2万张自然场景图像作为环境光照，并将其格式化为RGB风格的光照信息。每个对象生成了121对不同的金属度、粗糙度和光照组合的图像，分辨率为1024×1024，相机姿态固定于物体前方。这一精心准备的数据集为渲染和逆渲染任务提供了丰富的训练样本。

使用方法

Objaverse数据集的使用方法主要围绕渲染和逆渲染任务展开。在渲染任务中，模型利用数据集中的材质属性和光照信息生成逼真的2D图像。在逆渲染任务中，模型通过单张RGB图像分解出内在的材质属性，如金属度、粗糙度、表面法线等。数据集的高质量图像和多样化的材质变体使得模型能够在训练过程中学习到复杂的材质和光照关系，从而在实际应用中实现高质量的渲染和逆渲染效果。此外，数据集还可用于测试模型的泛化能力，通过未见过的对象验证模型在新场景下的表现。

背景与挑战

背景概述

Objaverse数据集由香港科技大学（广州）的研究团队于2023年创建，旨在为计算机视觉和图形学领域提供高质量的3D对象数据。该数据集包含20万个合成3D资产，涵盖了丰富的材质、几何和光照信息，支持渲染和逆渲染任务。Objaverse的创建背景源于对物理渲染方程的高效近似需求，尤其是在生成逼真图像和从单张RGB图像中分解内在属性方面。通过提供多样化的3D对象和材质编辑数据，Objaverse为研究人员提供了一个强大的工具，推动了渲染与逆渲染技术的融合与创新。该数据集在动画、游戏制作和建筑可视化等领域具有广泛的应用潜力。

当前挑战

Objaverse数据集在解决渲染与逆渲染问题时面临多重挑战。首先，渲染方程的复杂性和计算成本高昂，使得实时渲染难以实现，尤其是在处理高分辨率图像时。其次，逆渲染任务由于几何、材质和光照之间的固有模糊性，导致从单张RGB图像中准确分解内在属性极具挑战性。此外，数据集的构建过程中，研究人员需要确保材质和光照的多样性，同时保持数据的一致性和高质量。尽管Objaverse通过随机化材质属性和环境光照生成了大量数据，但在处理复杂或未知对象时，仍存在合成数据与真实世界图像之间的领域差距，这限制了模型在实际应用中的泛化能力。

常用场景

经典使用场景

Objaverse数据集在计算机视觉和图形学领域中被广泛用于渲染和逆渲染任务。通过提供大量高质量的3D模型及其材质、几何和光照信息，Objaverse为研究人员提供了一个丰富的实验平台，用于生成逼真的2D图像或从单张RGB图像中分解出内在属性。其经典使用场景包括动画制作、建筑可视化以及游戏开发中的材质编辑和光照调整。

解决学术问题

Objaverse数据集有效解决了渲染和逆渲染中的多个学术难题。首先，它通过提供多样化的3D模型和随机化的内在属性，帮助研究人员更好地近似渲染方程，从而生成逼真的图像。其次，该数据集支持逆渲染任务，通过单张RGB图像分解出几何、材质和光照信息，解决了传统方法中由于内在属性之间的模糊性导致的分解不准确问题。此外，Objaverse还为基于数据驱动的渲染和逆渲染方法提供了坚实的实验基础，推动了相关领域的研究进展。

实际应用

在实际应用中，Objaverse数据集被广泛用于游戏开发、虚拟现实和增强现实等领域。例如，游戏开发者可以利用该数据集中的3D模型和材质信息，快速生成逼真的游戏场景和角色。在虚拟现实和增强现实中，Objaverse支持从真实世界的图像中提取几何和材质信息，从而创建高质量的虚拟环境。此外，该数据集还被用于电影特效制作和建筑可视化，帮助设计师快速生成逼真的渲染效果。

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