LaGa:解决3D语言高斯溅射中的视角依赖语义,实现更全面的场景理解

提出LaGa模型,解决3D语言高斯溅射中视角依赖语义问题。通过分解3D场景为物体并建立跨视角语义关联,显著提升场景理解能力,mIoU提升+18.7%。

原文标题:【ICML2025】解决3D语言高斯溅射中的视角依赖语义

原文作者:数据派THU

冷月清谈:

3D高斯溅射(3D-GS)在3D场景重建方面表现出色,但应用于语言驱动的场景理解时,忽略了视角依赖语义问题,即同一3D物体在不同视角下可能呈现不同的语义特征。为解决此问题,研究者提出了LaGa(语言高斯),它通过将3D场景分解为物体,建立跨视角的语义关联,并通过对语义描述符进行聚类和多视角语义重新加权,构建视角聚合的语义表示。实验结果表明,LaGa能有效捕捉视角依赖语义中的关键信息,在LERF-OVS数据集上相较于之前的SOTA,mIoU显著提升了+18.7%。

怜星夜思:

1、LaGa模型通过解决视角依赖语义显著提升了3D场景理解能力。那么,在实际应用中,哪些场景会特别受益于这种视角的鲁棒性?
2、LaGa模型中,如何理解“通过对语义描述符进行聚类,并根据多视角语义重新加权,构建视角聚合的语义表示”? 这个重加权是如何执行的,背后有什么理论依据?
3、文章提到LaGa在LERF-OVS数据集上mIoU提升显著。除了mIoU,还有哪些指标可以用来更全面地评估LaGa模型在3D场景理解方面的性能?

原文内容

来源:专知
本文约1000字,建议阅读5分钟
我们提出了LaGa(语言高斯),它通过将3D场景分解为物体,建立跨视角的语义关联。


近年来,3D高斯溅射(3D-GS)在从RGB图像中进行高质量的3D场景重建方面取得了显著进展。许多研究扩展了这一范式,应用于语言驱动的开放词汇场景理解。然而,大多数研究仅仅将2D语义特征投影到3D高斯分布上,忽视了2D与3D理解之间的根本差距:3D物体在不同视角下可能呈现出不同的语义特征——这一现象我们称之为视角依赖语义。为了应对这一挑战,我们提出了LaGa(语言高斯),它通过将3D场景分解为物体,建立跨视角的语义关联。接着,它通过对语义描述符进行聚类,并根据多视角语义重新加权,构建视角聚合的语义表示。大量实验表明,LaGa能够有效捕捉视角依赖语义中的关键信息,从而实现对3D场景的更全面理解。值得注意的是,在相同设置下,LaGa在LERF-OVS数据集上相较于之前的SOTA,mIoU显著提升了+18.7%。我们的代码已开放,地址为:https://github.com/https://github.com/SJTU-DeepVisionLab/LaGa



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个人认为,可以引入一些更细粒度的语义分割指标,比如针对特定类别的mIoU。这样可以更清晰地了解模型在哪些类别上表现优秀,哪些还需要改进。此外,还可以人工评估模型生成的3D场景的真实感和可信度,毕竟最终用户体验也很重要。

从实际应用的角度,可以考虑模型在真实场景中的运行速度(FPS)和内存占用情况。毕竟,速度快、占用资源少的模型才更实用。另外,可以评估模型对噪声数据的鲁棒性,看看它在光照变化、遮挡等情况下的表现如何。

我的理解是,先对各个视角看到的同一物体的特征进行分组(聚类),然后根据不同视角的可信度(比如清晰度、遮挡程度等)来调整这些特征的重要性。这就像是,如果一个朋友说话不太靠谱,那他说的话的可信度就要打个折扣。

除了mIoU,我觉得还可以关注物体的识别精度(Precision)和召回率(Recall)。毕竟,准确地识别出场景中的物体也很重要。另外,可以看看模型对小物体的识别效果,这往往是难点。

我觉得像自动驾驶这种需要从各种角度识别物体的场景肯定受益。比如,一个交通标志,即使从侧面或者部分遮挡的角度看,也能准确识别出来。

那必须是机器人导航啊!想想看,服务型机器人要在各种复杂的环境中穿梭,总不能要求它永远正对着目标吧?有了LaGa,它就能更准确地理解周围环境,避免撞到东西。

从学术角度来说,我认为在三维重建和虚拟现实领域,LaGa模型的视角鲁棒性也至关重要。它可以提高三维模型的重建质量,并增强虚拟现实体验的真实感。视角依赖语义的解决,实际上提升了机器对三维世界理解的泛化能力。

我感觉这个重加权有点像投票机制。每个视角都对物体的语义进行投票,但不同视角的投票权重不一样。权重高的视角,它所代表的语义信息就更容易被采纳。至于理论依据,可以参考一下集成学习中的boosting算法,都是通过组合多个弱分类器来得到一个强分类器。

从技术角度讲,这个重加权的过程很可能涉及到注意力机制。让模型更加关注那些来自更可靠视角的语义信息。理论依据嘛,我觉得应该是贝叶斯推断的思想,结合先验知识(视角可靠性)来更新对物体语义的后验概率。