CHOrD: 제어 가능한 평면도와 최적의 배치를 갖춘 3D 실내 장면을 위한 충돌 없는, 주택 규모의, 체계적인 디지털 트윈 생성

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

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

cs.AI

초록

우리는 3D 실내 장면의 확장 가능한 합성을 위한 새로운 프레임워크인 CHOrD를 소개합니다. 이 프레임워크는 주택 규모의 충돌 없는 계층적 구조를 가진 실내 디지털 트윈을 생성하도록 설계되었습니다. 기존 방법들이 장면 그래프나 객체 리스트로 직접 장면 레이아웃을 합성하는 것과 달리, CHOrD는 2D 이미지 기반의 중간 레이아웃 표현을 도입하여, 생성 과정에서 분포 외(out-of-distribution, OOD) 시나리오로 성공적으로 포착함으로써 충돌 아티팩트를 효과적으로 방지합니다. 또한, 기존 방법들과는 달리 CHOrD는 복잡한 평면도에 부합하는 장면 레이아웃을 생성할 수 있으며, 다중 모드 제어를 통해 방 구조의 기하학적 및 의미론적 변형에 강건한 일관된 주택 전체 레이아웃을 생성할 수 있습니다. 더불어, 우리는 가정용 품목과 방 구성의 범위를 확장하고 데이터 품질을 크게 개선한 새로운 데이터셋을 제안합니다. CHOrD는 3D-FRONT와 우리가 제안한 데이터셋 모두에서 최첨단 성능을 보여주며, 임의의 평면도 변형에 적응 가능한 사실적이고 공간적으로 일관된 실내 장면 합성을 제공합니다.

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.