AvatarGO，一个由南洋理工大学、上海AI实验室及香港大学联合推出的创新框架，正引领着4D人体与物体交互生成领域的新潮流。该框架旨在通过文本输入，直接生成可动画的4D人体与物体交互场景，为虚拟现实、增强现实、游戏开发等领域带来前所未有的可能性。
传统的HOI（Human-Object Interaction）场景生成方法，往往受限于缺乏大规模交互数据，难以捕捉到真实世界中人与物体之间复杂而微妙的互动。AvatarGO的出现，正是为了打破这一瓶颈。它采用了一种零样本（zero-shot）方法，充分利用预训练的扩散模型，无需大量的特定交互数据，即可生成逼真且动态的4D场景。
AvatarGO框架的核心在于三大技术创新：LLM引导的接触重定位、空间感知的分数蒸馏采样，以及对应关系感知的运动优化。这些技术的协同作用，使得AvatarGO能够精确地捕捉人体与物体的空间关系，解决动画生成中的穿透问题，并生成多样化的4D动画。
LLM引导的接触重定位
AvatarGO框架巧妙地利用了大型语言模型（LLM）来引导接触重定位。它使用Lang-SAM（Language Segment Anything Model）从文本描述中提取关键的接触部位信息，例如“手”、“脚”等。为了实现精确的定位，AvatarGO首先将3D人体模型渲染成2D图像，然后结合文本提示，生成人体接触部位的分割掩码。这个掩码随后被反向投影到3D模型中，从而初始化物体的位置，确保物体与人体的接触部位在空间上是准确的。这种方法避免了手动调整物体位置的繁琐过程，大大提高了生成效率。
空间感知的分数蒸馏采样
为了使扩散模型更好地理解人体与物体之间的空间关系，AvatarGO引入了空间感知的分数蒸馏采样（SSDS）。SSDS通过增强与人体-物体交互相关的文本标记（如“holding”、“touching”等）的注意力权重，使模型能够更加关注这些关键的空间关系。这种方法可以有效地提高生成场景的真实感和合理性。
对应关系感知的运动优化
在动画生成过程中，保持人体与物体之间自然的对应关系至关重要。AvatarGO使用SMPL-X模型作为中介，为人体和物体构建运动场。SMPL-X是一种参数化的人体模型，可以灵活地控制人体的姿态和形状。基于线性混合蒙皮（LBS）函数，AvatarGO将物体的运动与人体的运动同步优化。为了进一步减少穿透问题，AvatarGO引入了一种新的训练目标——对应关系感知损失，该损失函数旨在最小化人体与物体之间的空间偏差，确保在动画过程中两者不会出现穿透现象。
基于扩散模型的3D和4D生成
AvatarGO框架充分利用了扩散模型在3D和4D生成方面的强大能力。
- 3D生成：AvatarGO采用DreamGaussian方法生成高质量的3D人体和物体模型。DreamGaussian基于3D高斯点云表示场景，并使用分数蒸馏采样（SDS）来优化生成结果。这种方法可以生成具有高度细节和真实感的3D模型。
- 4D动画生成：在3D模型的基础上，AvatarGO基于HexPlane特征和SMPL-X模型生成动态的4D动画。HexPlane是一种用于表示动态场景的紧凑而有效的结构。通过优化物体的全局参数（如旋转、平移）和人体的运动序列，AvatarGO可以生成连贯且逼真的4D动画。
AvatarGO框架在多种人体与物体组合及多样化姿态下表现出卓越的生成和动画能力。无论是虚拟角色还是现实人物，无论是日常用品还是特殊道具，AvatarGO都能轻松应对，生成令人惊叹的4D交互场景。
AvatarGO技术的出现，为诸多领域带来了革命性的变革。以下列举一些典型的应用场景：
- 虚拟导购员：在电商平台上，AvatarGO可以生成逼真的虚拟导购员，为顾客提供商品信息和购物建议。这些虚拟导购员可以根据顾客的需求进行个性化推荐，提升购物体验。
- 展厅讲解员：在博物馆或展厅中，AvatarGO可以生成生动的展品讲解员，为观众介绍展品和产品信息。这些讲解员可以通过语音、动画等多种方式与观众互动，使展览更加生动有趣。
- 数字大堂经理：在银行或营业厅，AvatarGO可以生成智能的数字大堂经理，为顾客提供咨询和引导服务。这些大堂经理可以回答顾客的问题，指导顾客办理业务，提高服务效率。
- 车载虚拟助手：在汽车中，AvatarGO可以作为智能助手，提供陪伴和交互体验。这些助手可以与驾驶员进行语音交互，提供导航、娱乐等服务，使驾驶过程更加轻松愉快。
- VR/AR内容创作：AvatarGO生成的4D动画可以用于虚拟现实和增强现实中的角色和交互设计。开发者可以利用AvatarGO快速创建各种虚拟角色和场景，为用户提供沉浸式的体验。
AvatarGO通过其先进的技术和广泛的应用前景，预示着4D人体与物体交互生成技术正在走向成熟。随着技术的不断发展，我们有理由相信，AvatarGO将在未来的虚拟世界中扮演越来越重要的角色。
