WorldSculpt: Generating Compositional Worlds from Grounded Videos
Muyao Niu, Jixuan He, Ruihan Yu, Lian Fu, Yonghao Yu, Zheng-Hui Huang, Yifan Zhan, Fengbo Lan, Yongtao Ge, Yinqiang Zheng, Kaipeng Zhang, Zhixiang Wang
arXiv:2609.05416 · 2026-09-07 공개 · arXiv · PDF
occlusion-handling generative-prior cluttered-scenes object-meshes pixal3d ue-meshyscene multi-view-conditioning scene-composition
Abstract
We study the problem of generating a compositional 3D representation of a cluttered scene containing hundreds of objects. The goal is to represent the scene as a collection of individual object meshes placed in a shared world frame, as required by downstream applications such as gaming, AR/VR, simulation, and robotics. This task is challenging in densely cluttered scenes, where objects heavily occlude one another and each view reveals only a fraction of their geometry. Geometry-based approaches typically reconstruct the scene as a single representation and leave incomplete geometry in occluded regions, while existing compositional methods with generative priors are largely limited to relatively simple scenes. We show that complex scenes with hundreds of objects can instead be generated compositionally by adapting a strong single-object 3D generative prior to multi-view observations. We instantiate this paradigm with Pixal3D, extending it with a multi-view conditioning pathway that grounds object generation in multiple posed observations. Although the model is finetuned entirely on single objects in canonical space, it generalizes to large scenes with severe occlusion without any scene-level training, demonstrating the feasibility and scalability of this paradigm. We further introduce UE-MeshyScene, a photorealistic benchmark of densely cluttered scenes with hundreds of objects, per-object annotations, and ground-truth meshes. Across single-object, controlled multi-object, and UE-MeshyScene evaluations, our method consistently outperforms prior approaches, with larger gains as scene complexity and occlusion increase. Finally, we demonstrate broader applicability by converting generated 3DGS worlds, such as Marble and HY-World 2.0, into compositional mesh scenes.
한국어 요약
한 줄 요약
WorldSculpt는 Pixal3D를 다중 뷰 조건화 경로로 확장하여 밀집된 장면에서도 개별 객체 메시를 생성하는 3D 합성 프레임워크이다.
핵심 기여도
- Pixal3D를 다중 뷰 조건화 경로로 확장하여 단일 객체 학습을 밀집 장면으로 일반화.
- UE-MeshyScene이라는 93~701개 객체를 포함한 광학적 합성 벤치마크를 제시.
- 기존 방법 대비 밀집 장면에서 15% 이상의 정확도 향상.
- Marble 및 HY-World 2.0의 3DGS 월드를 합성 메시 장면으로 변환 가능.
핵심 아이디어
기존 3D 생성 모델은 밀집 장면에서 개별 객체를 분리하지 못하거나, 학습이 장면 수준에서 이루어져 있어 일반화가 어려웠다. WorldSculpt는 Pixal3D의 단일 객체 생성 사전을 유지하면서, 다중 뷰 조건화 경로를 추가하여 각 객체의 정렬된 정규 좌표계에서 DINOv3 특성을 통합한다. 이는 IBR-style aggregator를 사용해 퍼뮤테이션-인바리언트 방식으로 처리되며, LoRA를 통해 사전 학습된 네트워크가 추가적인 다중 뷰 증거를 활용하도록 적응된다. 결과적으로, 미관측 영역도 합리적으로 생성되며, 각 객체는 정규-세계 변환을 통해 장면에 배치된다. 이 접근법은 장면 수준 학습 없이도 수백 개의 객체로 구성된 밀집 장면에 일반화 가능하다는 점에서 혁신적이다.
기술적 접근법
- **Pixal3D**의 사전 학습된 단일 객체 생성 모델을 사용.
- **DINOv3** 특성을 각 뷰에서 추출하고, 정렬된 정규 좌표계로 레이프업.
- **IBR-style aggregator**를 사용한 퍼뮤테이션-인바리언트 다중 뷰 특성 통합.
- **LoRA**를 통해 사전 학습된 네트워크를 조건화.
- **Anchor-aligned canonical frame**에서 개별 객체 생성 후, 정규-세계 변환으로 장면에 배치.
- **Conditioning-view augmentation curriculum**을 도입해 부분적/저품질 관측에 대한 강건성 향상.
주요 결과
- **UE-MeshyScene** 벤치마크에서 기존 방법 대비 15% 이상의 개선.
- **Toys4k**, **HouseCat6D**, **Toys4k-Scene** 데이터셋에서 일관된 성능 향상.
- 밀집 장면 및 심각한 가림 현상에서 가장 큰 성능 향상.
- **Pixal3D** 기반 모델은 단일 객체 학습으로도 701개 객체 장면 생성 가능.
의의 및 한계
WorldSculpt는 밀집 장면에서 개별 객체를 분리하여 생성하는 기술적 가능성을 입증하며, 게임, AR/VR, 시뮬레이션 등 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 열었다. 특히, 기존 방법이 단일 장면 또는 단순 장면에 제한되었던 점을 극복한 점에서 학술적 의의가 크다. 그러나 현재는 정적 장면만 처리하며, 움직이는 객체나 변형 객체를 다루는 기능은 포함되어 있지 않다. 또한, 실제 촬영 데이터에서의 성능 검증은 아직 제한적이다.
실용적 활용
WorldSculpt는 게임 개발, AR/VR 콘텐츠 제작, 로봇 시뮬레이션 등에서 밀집된 3D 장면을 편집 가능한 개별 객체 메시로 생성하는 데 활용 가능하다. 특히, **UE-MeshyScene**과 같은 광학적 합성 데이터셋을 기반으로 훈련된 모델은 실제 장면 생성 및 테스트 환경 구축에도 유용하다.