WideRange4D: 一个包含丰富4D场景数据的新基准数据集

数据猎手小k

已于 2025-03-18 18:16:08 修改

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文章标签： 4D重建数据集大范围运动机器学习数据集

于 2025-03-18 16:32:55 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u011559552/article/details/146345364

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2025-03-11 ,由北京大学、中国科学院大学和新加坡国立大学联合提出了一种新的4D重建基准数据集WideRange4D。该数据集通过引入具有大范围空间运动的4D场景数据，填补了现有4D重建数据集在复杂动态场景中的空白，为4D重建方法的全面评估提供了更具挑战性和多样性的基准。

随着3D重建技术的快速发展，4D重建（即包含时间维度的三维场景重建）也逐渐成为研究热点。4D重建技术在学术研究和工业应用中具有重要价值。然而，获取4D数据比3D数据更具挑战性，因为它需要在不同视角下同时捕捉动态场景的视频。

1、数据获取难度大：现有4D数据集大多只包含局部动作，缺乏涉及大范围空间运动的场景数据。

2、现有方法局限性：现有的4D重建方法依赖于变形场来估计3D对象的动态变化，但在处理大范围空间运动时表现不佳，导致生成的4D结果质量差、模糊。

3、缺乏有效评估基准：现有的4D重建基准数据集无法有效评估方法在大范围运动场景下的性能，限制了4D重建技术的发展。

WideRange4D是一个包含丰富4D场景数据的新基准数据集，涵盖了大范围空间运动和复杂动态场景，用于评估4D重建方法的性能。

WideRange4D数据集通过Unreal Engine构建，包含真实场景、虚拟场景以及多种天气条件（如晴天、雨天、沙尘暴）。数据集中的前景对象具有不同的运动距离、速度和复杂性，涵盖了从短距离直线运动到长距离多段路径的多样化轨迹。

1、资产整合与运动合成：从Mixamo和Unreal Engine的MetaHuman等平台获取多样化的人类、动物和角色模型，并通过控制骨骼系统生成复杂的运动轨迹。

2、环境动态场景合成：使用Unreal Engine的FAB库构建模块化场景，并通过Ultra Dynamic Sky插件引入动态天气变化。

3、多视角数据采集：通过配置的CineCamera Actors从不同角度捕捉60帧/秒的RGB序列，确保多视角下的几何和光度一致性。

场景丰富性：包含真实世界场景（如城市街道、乡村道路）和虚拟场景。

运动复杂性：涵盖了短距离、中距离和长距离运动，以及复杂的运动轨迹。

环境多样性：包含晴天、雨天和沙尘暴等多种天气条件，增加了重建的难度。

论文中提出了一个新的4D重建方法Progress4D，并在WideRange4D数据集上进行了基准测试。实验结果表明，Progress4D在大范围运动场景下的4D重建质量优于现有的最先进方法。

WideRange4D 的统计分布

比如我有一个动画工作室，我们正在制作一部动画短片，里面有一个很酷的场景：一个超级英雄在暴雨中的城市街道上追逐坏蛋。

以前呢

我们接到这个任务，首先得开始建模。我们得从零开始设计超级英雄的模型，包括他的肌肉、服装，还有那些复杂的装备。然后还得搭建整个城市街道的场景，包括高楼大厦、街道上的车辆、路灯……这得花好多天时间，而且稍有差错就得重新调整。

接下来，就是给超级英雄绑定骨骼，让他能动起来。动画师得一帧一帧地调整他的动作，让他跑得自然、追逐得有力度。这个过程特别磨人，可能调整一个奔跑动作就得花好几天。而且，还得考虑雨天的环境，比如雨水打在身上、地面上的积水反射……这些细节都得手动去处理。

最后是渲染，这个过程特别耗时，可能要等好几个小时才能看到最终效果。如果发现哪里不满意，还得重新调整，再重新渲染。整个过程下来，可能得花几周时间才能完成这个场景。

哎哟喂，现在有了 WideRange4D ，那可不一样了：

现在有了 WideRange4D 数据集，我们的工作就轻松多了。我们接到任务后，直接打开 WideRange4D 数据集，里面已经有很多现成的动态场景模板。他们找到了一个很接近的模板：一个角色在雨天的城市街道上奔跑的场景。

这个模板已经包含了高质量的 3D 模型、角色的动作，还有雨天的环境效果。动画师只需要把超级英雄的模型替换进去，调整一下动作细节，比如让他跑得更快、动作更帅气。如果觉得街道上的车辆太少了，也可以直接在模板里添加一些车辆模型，调整一下位置。

而且，WideRange4D 的模板支持多视角查看，动画师可以从不同角度看看效果，确保从各个方向看起来都特别自然。比如，他们发现从某个角度看起来，雨水的效果不够明显，直接在模板里调整一下参数，让雨水更密集一些。

最后，渲染的时候也不用等太久，因为模板本身质量就很高，稍微调整一下就能出效果。整个过程可能只需要几天时间，甚至更快，就能把这个场景搞定。

现在不仅大大节省了时间，还让我们能把更多精力放在创意和细节上，让动画效果更酷炫。科技改变生活！