仅用手机就能在 NVIDIA Isaac Sim 中实现高精度场景重建
如今,仅用一部智能手机,即可在NVIDIA Isaac Sim中重建逼真的三维场景。整个流程从拍摄现实环境照片开始,到生成高精度3D模型并导入机器人仿真平台,全程无需专业设备。以下是详细步骤: 第一步:用手机拍摄真实场景 使用iPhone等普通智能手机拍摄目标环境。拍摄时保持光线稳定、对焦清晰,避免快速移动或模糊。建议缓慢环绕场景拍摄,从不同高度和角度覆盖,确保图像间重叠度达60%以上。注意:若iPhone使用HEIC格式,需在设置中切换为“最兼容”格式(JPEG),或提前转换为JPG,以确保与后续工具兼容。 第二步:用COLMAP生成稀疏三维结构 将拍摄的照片导入COLMAP——一款开源的结构光重建(SfM)与多视角立体匹配工具。通过自动重建功能,COLMAP可分析图像并计算出相机位置与场景的稀疏点云。输出包含数据库文件、图像文件夹和稀疏重建数据。此步骤为后续高密度建模提供基础。 第三步:用3DGUT训练稠密3D模型并导出USDZ 使用3DGUT算法,将COLMAP的稀疏数据与原始图像结合,生成高保真、可渲染的稠密3D场景。该过程依赖GPU加速,耗时从几分钟到数小时不等,取决于场景复杂度。完成后,启用export_usdz.enabled=true和export_usdz.apply_normalizing_transform=true,即可生成USDZ文件。该文件采用自定义USD格式,封装了高斯点云数据,可直接在Isaac Sim中使用。 第四步:在Isaac Sim中加载场景并部署机器人 启动NVIDIA Isaac Sim 5.0及以上版本,新建空场景。通过“文件 > 导入”或直接拖拽USDZ文件,将重建的场景载入。场景将以彩色点云形式呈现,宛如真实三维照片。 为支持物理仿真,需添加地面平面:在“创建 > 物理 > 地面平面”中添加平面,并调整其大小与位置,使其与重建的地面对齐。再将此平面设为“代理网格”(Proxy Mesh),以实现阴影投射。 最后,从“创建 > 机器人”中选择Franka Emika Panda、TurtleBot等预置机器人模型,将其放置在场景中。点击“播放”后,机器人即可在真实感极强的虚拟环境中运行,支持运动控制、强化学习等任务。 这一技术让机器人研发者无需昂贵扫描设备,仅凭手机即可快速构建高精度仿真环境,极大降低开发门槛。
