网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

PhysForge框架来了,让3D资产从静态模型变成可交互对象

0
分享至



在交互式虚拟世界和具身智能快速发展的今天,高质量 3D 资产已经不再只是 “看起来像” 就足够。一个柜门不仅要有柜门的外观,还需要知道绕哪条轴旋转;一个按钮不仅要有按钮的形状,还需要具备 “按下 / 弹起” 的状态;一个抽屉不仅要有完整几何,还需要拥有滑动方向、运动范围、材质和质量等物理属性。该研究已被 ICML 2026 接收。

然而,现有 3D 生成方法大多仍停留在静态几何和纹理层面。它们可以生成视觉上精致的模型,却往往缺少支撑真实交互的功能逻辑与层级化物理结构。这类 “静态外壳” 难以直接进入机器人仿真或游戏引擎环境。

为了解决这一难题,香港大学和腾讯混元等机构的研究者们提出了PhysForge,一个面向交互式虚拟世界的physics-grounded 3D asset generation框架。该框架仅需单张输入图像,就能生成具备部件结构、物理属性、功能语义和精确运动学参数的 3D 资产。



  • 论文题目:PhysForge: Generating Physics-Grounded 3D Assets for Interactive Virtual World
  • 项目主页:https://hku-mmlab.github.io/PhysForge/
  • 论文链接:https://arxiv.org/abs/2605.05163

一、效果展示

如图所示,PhysForge 只需要单张输入图像,就可以生成 physics-grounded 3D assets。生成结果不仅包含高质量几何和纹理,还具备部件结构,并为每个部件给出详细的物理属性标签。

对于可动部件,PhysForge 还会预测关节轴、关节原点和运动范围等运动学参数,并给出可交互方式。这使得一个生成出的水壶、柜门、按钮或台灯,不再只是可观看的模型,而是可以被打开、按压、抓取或放入交互式虚拟世界中的资产。



视频链接:https://mp.weixin.qq.com/s/en_3cDxnKZRTDdwnSeVQTQ

在机器人仿真展示中,PhysForge 生成的资产被导入 RoboTwin 环境后,机械臂能够识别并操作其功能部件,例如按照关节约束打开柜门、拉出抽屉或抓取指定部件。



视频链接:https://mp.weixin.qq.com/s/en_3cDxnKZRTDdwnSeVQTQ

二、为什么需要 Physics-Grounded 3D Assets?

过去一段时间,3D 生成模型在整体形状、纹理和视觉质量上进步很快:模型是否好看、几何是否完整、表面是否逼真,已经成为常规评价维度。但在具身智能和交互式虚拟环境中,视觉逼真只是第一步。

一个真正可交互的 3D 资产,还需要回答一组更深层的问题:

  • 物体由哪些功能部件组成?
  • 每个部件具有什么语义、材质和质量?
  • 哪些部件可以被推动、抓取、旋转或滑动?
  • 部件之间存在怎样的层级和父子关系?
  • 可动部件的关节类型、轴向、原点和运动范围分别是什么?

这些信息共同决定了资产能否被仿真器、游戏引擎和具身智能系统真正使用。没有物理属性和运动学定义的模型,即便视觉上再精致,也很难成为 “可操作” 的环境对象。

PhysForge 的核心观点正是:交互式资产生成必须根植于功能逻辑和层级化物理结构。形状不应只是外观的结果,也应该是功能、材料、约束和可操作性的共同体现。

三、方法介绍:两阶段 “规划 - 生成” 策略

PhysForge 将复杂的 physics-grounded 3D asset generation 解耦为两个阶段:先由 VLM 进行物理规划,再由 diffusion model 完成几何、纹理与运动学参数的联合生成。



第一阶段是 VLM-based Planning。研究者们将 VLM 训练成一个 “physical architect”:它接收单张图像、可选 2D mask,以及由 TRELLIS 生成的 3D voxel 表示,并自回归生成 Hierarchical Physical Blueprint。

这个物理蓝图定义了每个部件的 3D bounding box、父子层级关系、关节类型,以及材质、质量、部件功能、状态机和 atomic affordance 等信息。换句话说,模型会先在语义和物理层面判断 “这个物体应该如何被拆解、如何被使用、又应该如何运动”。

第二阶段是 Diffusion-based Generation。VLM 擅长进行结构和语义规划,但关节轴方向、关节原点、运动范围等连续 3D 参数,仍然需要更精细的生成机制。因此,PhysForge 将这些精确数值交给 diffusion stage 来 “锻造”。

为此,研究者们提出了KineVoxel Injection (KVI) 机制。KVI 将每个可动部件的关节原点、关节轴和运动限制编码为 kinematic voxel,并与几何 voxel 一起进入统一的 diffusion denoising 过程。这样,模型可以在同一个生成过程中协同学习 “部件长什么样” 和 “部件应该怎么动”。

最终,PhysForge 能够同时输出高质量几何、纹理、部件结构和精确运动学参数,让单图生成的 3D 资产具备直接进入交互环境的能力。

四、PhysDB:15 万资产的物理标注基座

为了支撑这一任务,研究者们构建了 PhysDB,一个包含 15 万 3D 资产的大规模数据集。PhysDB 来源于 Objaverse,覆盖 household、industrial、weapons、personal、vehicles、tech & electronics、cultural items 等七大类别,并为资产提供细粒度、层级化的物理标注。

PhysDB 的标注体系分为四层:

  • Holistic properties:描述物体整体尺度、类别和使用场景,例如 kitchen、bedroom 等。
  • Static properties:描述部件级语义、材质和质量,例如 metal、wood 等。
  • Functional properties:描述部件的内在功能和状态机,例如 “to contain” 或按钮的 pressed/released 状态。
  • Interactive properties:描述可交互属性和运动学定义,包括 pushable、graspable、joint type、parent part、axis origin、axis direction 和 joint limits。

这套标注让模型学习的不只是 “部件在哪里”,更是 “部件是什么、能做什么、应该如何被操作”。它为 PhysForge 从静态视觉生成走向 physics-grounded 3D asset generation 提供了关键数据基础。

五、丰富的下游应用

PhysForge 生成的资产不是停留在展示层面的静态模型,而是可以直接服务于多个下游场景。



第一,机器人仿真。对于机器人训练和评测,PhysForge 生成的资产可以作为可操作的环境对象扩充仿真场景,减少手工建模、关节绑定和物理参数配置成本,让机器人更容易在多样化物体上学习真实交互。

第二,虚拟世界与游戏引擎。在 Unity、Unreal Engine 等交互式环境中,PhysForge 生成的资产已经具备材质、质量、功能和关节信息,开发者可以更直接地构建复杂交互逻辑,而不必从零手工配置每一个可动物体。

第三,具身智能 agent 与环境交互。由于第一阶段会生成文本化的 physical blueprint,agent 可以通过自然语言查询资产的结构和功能信息,从而形成更明确的任务计划。例如面对一个柜子,agent 可以知道柜门在哪里、把手属于哪个部件、关节如何旋转,以及应该如何完成打开操作。

六、总结

PhysForge 将 3D 生成的目标从 “生成静态外观” 推进到 “生成可交互资产”。通过 VLM-based Planning 与 Diffusion-based Generation 的两阶段设计,该框架先规划层级化物理蓝图,再通过 KineVoxel Injection 生成高质量几何、纹理和精确运动学参数。

同时,PhysDB 为这一方向提供了大规模、细粒度、层级化的物理标注基础。面向交互式虚拟世界、机器人仿真和具身智能数据引擎,physics-grounded 3D asset generation 将成为重要基础能力。PhysForge 则迈出了关键一步:让生成的 3D 资产不止 “看起来真实”,也能真正 “被理解、被操作、被交互”。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
无耻小人被当成英雄收录语文课本,18年后真相揭晓,被判无期徒刑!

无耻小人被当成英雄收录语文课本,18年后真相揭晓,被判无期徒刑!

雍亲王府
2026-10-02 09:30:12
枪已上膛!中方不再退让,解放军三舰就位,菲律宾“国门” 被堵

枪已上膛!中方不再退让,解放军三舰就位,菲律宾“国门” 被堵

铁锤简科
2026-09-30 16:32:41
楼市已达天花板?专家预测5年后房价:大城市20000、小城市3000

楼市已达天花板?专家预测5年后房价:大城市20000、小城市3000

抽象派大师
2026-10-03 03:23:44
本田新车官宣:10月3日,首次亮相

本田新车官宣:10月3日,首次亮相

3C毒物
2026-10-03 15:52:36
炸裂!女网红和男子开房,因动作太猛导致女网红腰部骨折,告上法庭索赔50万

炸裂!女网红和男子开房,因动作太猛导致女网红腰部骨折,告上法庭索赔50万

小徐讲八卦
2026-09-17 09:49:48
比腐败更可怕的,是所有人都在假装岁月静好

比腐败更可怕的,是所有人都在假装岁月静好

笑熬浆糊111
2026-08-17 09:07:45
谷俊山自称“后面有人”,刘源怒斥:宁可不要乌纱帽,也要拿下你

谷俊山自称“后面有人”,刘源怒斥:宁可不要乌纱帽,也要拿下你

南书房
2026-09-06 18:40:06
斯诺克深圳公开赛,中国黑马遭遇逆转,黑马大战形势不利

斯诺克深圳公开赛,中国黑马遭遇逆转,黑马大战形势不利

南海浪花
2026-10-03 17:35:19
没人愿意生活在告密成灾的社会里:为了保研而举报,致20名同学受处分,这届大学生变坏了吗?

没人愿意生活在告密成灾的社会里:为了保研而举报,致20名同学受处分,这届大学生变坏了吗?

呦呦鹿鸣
2026-09-30 22:44:32
1992年,李敖与王小屯新婚留影,两人相差30岁,气质不输胡因梦

1992年,李敖与王小屯新婚留影,两人相差30岁,气质不输胡因梦

阿器谈史
2026-10-03 18:06:11
俄军费飙到2020亿美元,比原计划暴涨27%,普京把国库掏空了

俄军费飙到2020亿美元,比原计划暴涨27%,普京把国库掏空了

止戈军是我
2026-09-30 08:35:03
下一个莫德里奇!热刺挖到绝世瑰宝!20 岁天才身价暴涨 475%

下一个莫德里奇!热刺挖到绝世瑰宝!20 岁天才身价暴涨 475%

澜归序
2026-10-03 09:24:09
央视曝光!含量异常,又一网红食品彻底翻车,半年已成交超6万单

央视曝光!含量异常,又一网红食品彻底翻车,半年已成交超6万单

财经八卦
2026-10-03 16:26:15
28年后,我们重回亚运领奖台!

28年后,我们重回亚运领奖台!

五星体育
2026-10-03 16:16:22
令人愤怒!饭圈诅咒王皓的两个儿子,威胁:你有两个宝贝,以后有的是机会

令人愤怒!饭圈诅咒王皓的两个儿子,威胁:你有两个宝贝,以后有的是机会

锐评利物浦
2026-10-03 09:39:39
颠覆认知!糖尿病不吃药也能逆转?《柳叶刀》:关键是……

颠覆认知!糖尿病不吃药也能逆转?《柳叶刀》:关键是……

徐德文科学频道
2026-10-03 12:10:08
“严一枪”严子怡,最喜欢的运动员是谁?答案很暖心,出乎意外,打破我们对“偶像”的固有想象

“严一枪”严子怡,最喜欢的运动员是谁?答案很暖心,出乎意外,打破我们对“偶像”的固有想象

开成运动会
2026-10-03 07:41:18
他们是陈妤颉父母,都是浙大体育特长生,父亲国家一级运动员

他们是陈妤颉父母,都是浙大体育特长生,父亲国家一级运动员

娱说瑜悦
2026-09-27 22:41:01
贝弗利:詹姆斯乘直升机去训练得小心,那里治安差有人扔石头

贝弗利:詹姆斯乘直升机去训练得小心,那里治安差有人扔石头

懂球帝
2026-10-03 15:03:28
潘建伟落选诺奖风向标,这10位华人科学家有何过人之处?

潘建伟落选诺奖风向标,这10位华人科学家有何过人之处?

次元君情感
2026-10-03 11:10:11
2026-10-03 19:51:00
机器之心Pro incentive-icons
机器之心Pro
专业的人工智能媒体
14117文章数 142744关注度
往期回顾 全部

科技要闻

英伟达盘中创历史新高,市值逼近6万亿美元

头条要闻

美国女囚死刑执行到打呼噜 曾有7人没被找到静脉活命

头条要闻

美国女囚死刑执行到打呼噜 曾有7人没被找到静脉活命

体育要闻

这个讨论了一夏天的问题,马刺有答案了吗

娱乐要闻

马思纯一家爬山祈福!素颜出镜笑容甜

财经要闻

4亿台电视挂墙落灰 为何没人愿意开了?

汽车要闻

方程豹9月热销破4万 首款皮卡鲨鱼将于四季度上市

态度原创

家居
房产
旅游
数码
军事航空

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

房产要闻

保利大爆发,冲到榜一!海南楼市前三季度,热销榜出炉!

旅游要闻

国庆假期第三天,广东四大文旅廊道齐发力,全时场景引客留客

数码要闻

华为HarmonyOS 7.0小艺帮帮忙智能体调整,将不再支持后续新增设备

军事要闻

美国被指正向中东派遣第三艘航母

无障碍浏览 进入关怀版