高精度还原指尖细节,觅蜂科技提出4D数据重建框架
(来源:文汇报)
第一视角(Ego)视频让数据采集从专业场地走进真实生活和工作,成为具身智能预训练的重要数据来源。但拍下操作,并不意味着就能获得具身模型预训练所需的4D数据,系统还需要准确辨认佩戴者的双手、还原手指的弯曲姿态,并测量手在空间中的移动距离。
近日,觅蜂科技联合西北工业大学、西安交通大学发表论文,提出第一视角运动重建框架“MEgoVista”,用以将Ego视频更精准地转化为4D数据。论文实验结果显示,MEgoVista在Ego视频上具备较高的重建精度,可将无需预先布置场景的第一视角录制数据,有效转化为具有真实尺度的双手动作和头部运动轨迹。
通过独立动捕系统测评和真实场景对比,研究团队检验了MEgoVista的重建精度与跟踪表现。结果显示,经位置、朝向和尺度对齐后,MEgoVista的手指姿态误差为4.29毫米,低于HaWoR的16.30毫米和Dyn-HaMR的49.18毫米;动作抖动指标为1.11毫米/帧²,也低于两种对比方法。在制作奶茶、美甲和给宠物洗澡三个真实场景的画面对比中,MEgoVista整体跟踪更稳定,在美甲场景中也是三者中唯一正确区分佩戴者与顾客双手的系统。
Ego视频要在模型训练阶段“派上用场”,关键是将人的操作精准“翻译”成机器人的动作。然而,要从采集的视频中准确提炼4D数据,仍面临诸多挑战。
首先,场景覆盖范围与重建精度往往难以兼顾。固定场地中的多摄像头系统能够较准确地还原手部动作,但需要提前布置设备,采集范围有限。覆盖真实生活的大规模视频数据集,则往往缺少具有真实尺度的三维手部标注,无法直接提供手部的实际位置和移动距离。
其次,“姿势像”不等于“位置准”。现有算法已能根据图像估计手指姿态,或从视频中还原手部运动轨迹。但仅靠单个摄像头,距离估计主要依赖模型从训练数据中学到的经验,缺少现场测量作为依据。因此,重建结果即使与画面中的手部轮廓吻合,其空间位置也可能存在偏差。
真实操作中的多人互动和遮挡,也增加了识别难度。以美甲为例,美甲师和顾客的手同时入镜,系统需要持续辨认佩戴者的双手,避免跟错对象。工具、物体或前臂遮住手指,以及双手暂时移出画面,都可能造成跟踪中断或重建误差。
头部运动同样会影响重建。摄像头随佩戴者转头、移动,画面也随之变化,系统需要区分手部运动与镜头运动。尤其在头部转动较多、实际位移较小时,空间距离更难准确估计。
因此,MEgoVista要应对一系列相互关联的挑战:在无需预先布置的场景中,准确识别并持续跟踪佩戴者的双手,还原具有真实尺度的手部动作和头部轨迹,再通过独立的外部测量验证重建精度。
针对上述问题,MEgoVista设计了一套离线重建流程:先识别佩戴者的双手,再利用多摄像头测量距离,最后对整段动作进行优化。
除了还原双手动作,MEgoVista还可以减少佩戴者“转头”带来的影响。MEgoVista利用多摄像头画面还原头部运动轨迹,在重建初期确定真实尺度,并结合惯性信息判断上下方向,从而区分手部运动与镜头运动。最终,双手动作和头部轨迹被纳入同一个具有真实尺度的坐标系,呈现它们在空间中的位置和移动距离。
觅蜂科技正持续推进MEgo系列设备量产,以及数据采集、治理和评测能力建设。此次MEgoVista的研究成果,为这一布局提供了新的技术支撑:在拓展数据来源的同时,提高三维动作重建精度,让真实生活的数据更好地服务于具身模型训练。