MIDI（Multi-Instance Diffusion for Single Image to 3D Scene Generation）是先进的3D场景生成技术，能在短时间内将单张图像转化为高保真度的3D场景。通过智能分割输入图像，识别出场景中的独立元素，再基于多实例扩散模型，结合注意力机制，生成360度的3D场景。具有强大的全局感知能力和细节表现力，能在40秒内完成生成，对不同风格的图像具有良好的泛化能力。
主要功能
2D图像转3D场景：能将单张2D图片转化为360度的3D场景，为用户带来沉浸式体验。
多实例同步扩散：可同时对场景中的多个物体进行3D建模，避免了逐个生成再组合的复杂过程。
智能分割与识别：对输入图像进行智能分割，准确识别出场景中的各种独立元素。
技术原理
智能分割：MIDI首先对输入的单张图像进行智能分割，能准确识别出场景中的各种独立元素（如桌子、椅子、咖啡杯等）。这些被"拆解"开来的图像局部，连同整体的场景环境信息，成为3D场景构建的重要依据。
多实例同步扩散：与其他逐个生成3D物体再进行组合的方法不同，MIDI采用多实例同步扩散的方式。能同时对场景中的多个物体进行3D建模，类似于一个乐团同时演奏不同的乐器，最终汇聚成和谐的乐章。避免了逐个生成和组合的复杂过程，大大提高了效率。
多实例注意力机制：MIDI引入了一种新颖的多实例注意力机制，能有效地捕捉物体之间的相互作用和空间关系。确保生成的3D场景不仅包含独立的物体，更重要的是它们之间的摆放位置和相互影响都符合逻辑，浑然一体。
全局感知与细节融合：MIDI通过引入多实例注意力层和交叉注意力层，能充分理解全局场景的上下文信息，融入到每个独立3D物体的生成过程中。保证了场景的整体协调性，丰富细节。
高效训练与泛化能力：在训练过程中，MIDI用有限的场景级别数据来监督3D实例之间的交互，结合大量的单物体数据进行正则化。
纹理细节优化：MIDI生成的3D场景的纹理细节非常出色，基于MV-Adapter等技术的应用，最终的3D场景看起来更加真实可信。
应用场景
游戏开发：快速生成游戏中的3D场景，降低开发成本。
虚拟现实：为用户提供沉浸式的3D体验。
室内设计：通过拍摄室内照片快速生成3D模型，方便设计和展示。
文物数字化保护：对文物进行3D建模，便于研究和展示。
项目地址
项目官网：MIDI: Multi-Instance Diffusion for Single Image to 3D Scene Generation
GitHub链接：https://github.com/VAST-AI-Research/MIDI-3D
huggingface模型库：https://huggingface.co/VAST-AI/MIDI-3D
arxiv论文链接：https://arxiv.org/pdf/2412.03558