CHOrD: Generación de Gemelos Digitales Libres de Colisiones, a Escala de Vivienda y Organizados para Escenas Interiores 3D con Planos de Planta Controlables y Distribuciones Óptimas

CHOrD: Generation of Collision-Free, House-Scale, and Organized Digital Twins for 3D Indoor Scenes with Controllable Floor Plans and Optimal Layouts

March 15, 2025

Autores: Chong Su, Yingbin Fu, Zheyuan Hu, Jing Yang, Param Hanji, Shaojun Wang, Xuan Zhao, Cengiz Öztireli, Fangcheng Zhong

cs.AI

Resumen

Presentamos CHOrD, un marco novedoso para la síntesis escalable de escenas interiores en 3D, diseñado para crear gemelos digitales de interiores a escala de vivienda, libres de colisiones y estructurados jerárquicamente. A diferencia de los métodos existentes que sintetizan directamente el diseño de la escena como un grafo de escena o una lista de objetos, CHOrD incorpora una representación intermedia del diseño basada en imágenes 2D, lo que permite prevenir de manera efectiva artefactos de colisión al capturarlos exitosamente como escenarios fuera de distribución (OOD) durante la generación. Además, a diferencia de los métodos existentes, CHOrD es capaz de generar diseños de escenas que se ajustan a planos de planta complejos con controles multimodales, permitiendo la creación de diseños coherentes a nivel de toda la vivienda, robustos tanto a variaciones geométricas como semánticas en las estructuras de las habitaciones. Adicionalmente, proponemos un nuevo conjunto de datos con una cobertura ampliada de artículos domésticos y configuraciones de habitaciones, así como una calidad de datos significativamente mejorada. CHOrD demuestra un rendimiento de vanguardia tanto en 3D-FRONT como en nuestros conjuntos de datos propuestos, ofreciendo una síntesis de escenas interiores fotorrealistas y espacialmente coherentes, adaptable a variaciones arbitrarias de planos de planta.

English

We introduce CHOrD, a novel framework for scalable synthesis of 3D indoor scenes, designed to create house-scale, collision-free, and hierarchically structured indoor digital twins. In contrast to existing methods that directly synthesize the scene layout as a scene graph or object list, CHOrD incorporates a 2D image-based intermediate layout representation, enabling effective prevention of collision artifacts by successfully capturing them as out-of-distribution (OOD) scenarios during generation. Furthermore, unlike existing methods, CHOrD is capable of generating scene layouts that adhere to complex floor plans with multi-modal controls, enabling the creation of coherent, house-wide layouts robust to both geometric and semantic variations in room structures. Additionally, we propose a novel dataset with expanded coverage of household items and room configurations, as well as significantly improved data quality. CHOrD demonstrates state-of-the-art performance on both the 3D-FRONT and our proposed datasets, delivering photorealistic, spatially coherent indoor scene synthesis adaptable to arbitrary floor plan variations.