SpatialLM— 群核科技开源的空间理解多模态模型

spatiallm：赋能机器人和智能系统空间认知能力的开源多模态模型

SpatialLM是群核科技开源的一款空间理解多模态模型，它能够赋予机器人和智能系统类似人类的空间认知能力。只需普通手机拍摄的视频，SpatialLM就能重建出详细的3D场景布局，精确标注房间结构、家具摆放、通道宽度等关键信息。该模型基于大语言模型框架，结合点云重建和结构化表示技术，将视频场景转化为结构化的3D模型，为具身智能训练提供高效的基础框架。

核心功能:

• 视频转3D场景: SpatialLM能够将日常手机视频转化为精细的3D场景模型，包含房间布局、家具摆放及通道尺寸等细节。
• 空间推理与认知: 突破传统大语言模型在空间几何和关系理解上的限制，赋予机器类似人类的空间认知和分析能力。模型能对场景物体进行语义理解，生成结构化3D模型，并标注物体的三维坐标、尺寸和类别。
• 低成本数据采集: 无需复杂传感器或专用设备，普通手机或相机拍摄的视频即可作为输入数据，极大降低了数据采集门槛。
• 具身智能训练框架: SpatialLM为具身智能提供基础的空间理解训练框架。企业可针对特定场景微调模型，提升机器人在复杂环境中的导航、避障和任务执行能力。结合群核科技的SpatialVerse空间智能训练平台，机器人可在仿真环境中完成技能学习，形成完整的认知-行动闭环。
• 虚拟场景生成: SpatialLM可将现实世界数据转化为虚拟环境中的丰富场景。其合成数据引擎能够生成海量新场景，为虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和游戏开发提供强大支持。

技术原理:

SpatialLM的核心技术流程如下：

1. 视频输入与点云重建: 利用MASt3R-SLAM技术处理RGB视频，提取物体空间点，计算深度和位置，生成高密度3D点云模型。
2. 点云编码与特征提取: 编码器将点云数据转化为紧凑的特征向量，保留关键几何和语义信息。
3. 大语言模型生成场景代码: 大语言模型(LLM)将点云特征转化为结构化场景代码，包含空间结构的坐标和尺寸，并标注物体的语义边界框（例如：“沙发 – 长1.8米 – 距墙0.5米”）。
4. 结构化3D布局生成: 场景代码进一步转换为结构化3D场景布局，明确标注每个物体的三维坐标、尺寸和类别信息，可通过可视化工具还原为可交互的3D场景。
5. 物理规则嵌入: SpatialLM内置物理常识（例如“家具不能悬空”、“通道宽度≥0.8米”），确保生成的3D场景符合物理规律。

项目地址:

• Github仓库: https://www.php.cn/link/91c5307541a803c91d54d05f35a8a464
• HuggingFace模型库: https://www.php.cn/link/91c5307541a803c91d54d05f35a8a464

应用场景:

SpatialLM的应用领域广泛，包括：

• 具身智能训练
• 自动导航
• AR/VR应用开发
• 建筑设计与规划
• 教育与培训

SpatialLM凭借其强大的空间理解能力和高效的训练框架，有望在机器人、虚拟现实、建筑等多个领域发挥重要作用。