在本文中，我们介绍一种方法来自动重建与来自单个RGB视频相互作用的人的3D运动。我们的方法估计人的3D与物体姿势，接触位置和施加在人体上的接触力的姿势。这项工作的主要贡献是三倍。首先，我们介绍一种通过建模触点和相互作用的动态来联合估计人与人的运动和致动力的方法。这是一个大规模的轨迹优化问题。其次，我们开发一种方法来从输入视频自动识别，从输入视频中识别人和物体或地面之间的2D位置和时序，从而显着简化了优化的复杂性。第三，我们在最近的视频+ Mocap数据集上验证了捕获典型的Parkour行动的方法，并在互联网视频的新数据集上展示其表现，显示人们在不受约束的环境中操纵各种工具。

人类运动合成是机器人技术的图形，游戏和仿真环境中应用的重要问题。现有方法需要准确的运动捕获数据进行培训，这是昂贵的。取而代之的是，我们为直接从单眼RGB视频中训练物理上合理的人类运动的生成模型提出了一个框架，该模型更广泛地可用。我们方法的核心是一种新颖的优化公式，该公式通过以可区分的方式执行物理限制和有关接触的原因来纠正不完美的基于图像的姿势估计。该优化得出校正后的3D姿势和运动及其相应的接触力。结果表明，我们的物理校正运动在姿势估计上显着优于先前的工作。然后，我们可以使用它们来训练生成模型来综合未来的运动。与先前的基于运动学和物理学的方法相比，我们在人类36m数据集中〜\ cite {H36M_P​​AMI}实现了定性和定量改进的运动估计，合成质量和物理合理性。通过从视频中学习运动合成，我们的方法为大规模，现实和多样化的运动合成铺平了道路。项目页面：\ url {https://nv-tlabs.github.io/publication/iccv_2021_physics/}

人类不断与日常对象互动以完成任务。为了了解这种相互作用，计算机需要从观察全身与场景的全身相互作用的相机中重建这些相互作用。由于身体和物体之间的阻塞，运动模糊，深度/比例模棱两可以及手和可抓握的物体零件的低图像分辨率，这是具有挑战性的。为了使问题可以解决，社区要么专注于互动的手，忽略身体或互动的身体，无视双手。 Grab数据集解决了灵活的全身互动，但使用基于标记的MOCAP并缺少图像，而行为则捕获了身体对象互动的视频，但缺乏手动细节。我们使用参数全身模型SMPL-X和已知的对象网格来解决一种新的方法，该方法与Intercap的先前工作局限性，该方法是一种新的方法，可重建从多视图RGB-D数据进行交互的整体和对象。为了应对上述挑战，Intercap使用了两个关键观察：（i）可以使用手和物体之间的接触来改善两者的姿势估计。 （ii）Azure Kinect传感器使我们能够建立一个简单的多视图RGB-D捕获系统，该系统在提供合理的相机间同步时最小化遮挡的效果。使用此方法，我们捕获了Intercap数据集，其中包含10个受试者（5名男性和5个女性）与10个各种尺寸和负担的物体相互作用，包括与手或脚接触。 Intercap总共有223个RGB-D视频，产生了67,357个多视图帧，每个帧包含6个RGB-D图像。我们的方法为每个视频框架提供了伪真正的身体网格和对象。我们的Intercap方法和数据集填补了文献中的重要空白，并支持许多研究方向。我们的数据和代码可用于研究目的。

人类将他们的手和身体一起移动，沟通和解决任务。捕获和复制此类协调活动对于虚拟字符至关重要，以实际行为行为。令人惊讶的是，大多数方法分别对待身体和手的3D建模和跟踪。在这里，我们制定了一种手和身体的型号，并将其与全身4D序列合理。当扫描或捕获3D中的全身时，手很小，通常是部分闭塞，使其形状和难以恢复。为了应对低分辨率，闭塞和噪音，我们开发了一种名为Mano（具有铰接和非刚性变形的手模型）的新型号。曼诺从大约1000个高分辨率的3D扫描中学到了31个受试者的手中的大约一定的手。该模型是逼真的，低维，捕获非刚性形状的姿势变化，与标准图形封装兼容，可以适合任何人类的手。 Mano提供从手姿势的紧凑型映射，以构成混合形状校正和姿势协同效应的线性歧管。我们将Mano附加到标准参数化3D体形状模型（SMPL），导致完全铰接的身体和手部模型（SMPL + H）。我们通过用4D扫描仪捕获的综合体，自然，自然，自然的受试者的活动来说明SMPL + H.该配件完全自动，并导致全身型号，自然地移动详细的手动运动和在全身性能捕获之前未见的现实主义。模型和数据在我们的网站上自由用于研究目的（http://mano.is.tue.mpg.de）。

从单眼视频中进行的3D人姿势估计最近看到了显着改善。但是，大多数最先进的方法都是基于运动学的，它容易出现具有明显伪影的物理上不可信的运动。当前基于动态的方法可以预测物理上合理的运动，但仅限于具有静态相机视图的简单场景。在这项工作中，我们介绍了D＆D（从动态相机中学习人类动力学），该法律利用物理定律使用移动的摄像机从野外视频中重建3D人类运动。 D＆D引入了惯性力控制（IFC），以考虑动态摄像机的惯性力来解释非惯性局部框架中的3D人运动。为了学习有限注释的接地接触，我们开发了概率接触扭矩（PCT），该概率是通过与接触概率的可区分抽样计算的，并用于生成运动。接触状态可以通过鼓励模型产生正确的动作来弱监督。此外，我们提出了一个细心的PD控制器，该控制器使用时间信息来调整目标姿势状态，以获得平稳而准确的姿势控制。我们的方法完全是基于神经的，并且在物理引擎中没有离线优化或模拟的情况下运行。大规模3D人体运动基准的实验证明了D＆D的有效性，在该基于最新的运动学基于动力学和基于动力学的方法的情况下，我们表现出卓越的性能。代码可从https://github.com/jeffsjtu/dnd获得

由于遮挡引起的严重观察，基于手动对象相互作用的单个基于手动对象相互作用的重建具有挑战性。本文提出了一种基于物理的方法，以更好地解决重建中的歧义。它首先提出了一个基于力的动力学模型，该模型不仅恢复了未观察到的触点，而且还解决了合理的接触力。接下来，提出了一种基于置信的幻灯片预防方案，该方案将运动学上的信心和接触力都结合在一起，共同模拟静态和滑动接触运动。定性和定量实验表明，该提出的技术在物理上可行，更准确的手动相互作用，并使用单个RGBD传感器实时估计可见的接触力。

了解来自第一人称观点的社交互动对于许多应用来说至关重要，从辅助机器人到AR / VR。谈论相互作用的第一步是理解人类的姿势和形状。但是，该领域的研究目前受到数据缺乏的阻碍。现有数据集根据大小，注释，地面真实捕获方式或相互作用的多样性有限。我们通过提出EGOBODY来解决这一缺点，这是一个用于复杂3D场景中的社交交互的新型大规模数据集。我们采用Microsoft Hololens2耳机来记录富裕的EGEntric数据流（包括RGB，深度，眼睛凝视，头部和手动跟踪）。为了获得准确的3D地面真理，我们将耳机用多kinect钻机校准并配合富有呈现的SMPL-X体网格到多视图RGB-D帧，重建3D人类姿势和相对于场景的形状。我们收集68个序列，跨越不同的社会学互动类别，并提出了从自我监视视图的3D全体姿态和形状估计的第一个基准。我们的数据集和代码将在https://sanweiliti.github.io/egobody/egobody.html中进行研究。

无标记的单眼3D人类运动捕获（MOCAP）与场景相互作用是一个充满挑战的研究主题，与扩展现实，机器人技术和虚拟头像生成有关。由于单眼环境的固有深度歧义，使用现有方法捕获的3D运动通常包含严重的人工制品，例如不正确的身体场景互穿，抖动和身体漂浮。为了解决这些问题，我们提出了HULC，这是一种新的3D人类MOCAP方法，它知道场景几何形状。 HULC估计3D姿势和密集的身体环境表面接触，以改善3D定位以及受试者的绝对尺度。此外，我们基于新的姿势歧管采样，引入了3D姿势轨迹优化，该采样解决了错误的身体环境互穿。尽管所提出的方法与现有场景感知的单眼MOCAP算法相比需要较少的结构化输入，但它会产生更加可行的姿势：HULC显着且一致地在各种实验和不同指标上都优于现有方法。项目页面：https：//vcai.mpi-inf.mpg.de/projects/hulc/。

We describe the first method to automatically estimate the 3D pose of the human body as well as its 3D shape from a single unconstrained image. We estimate a full 3D mesh and show that 2D joints alone carry a surprising amount of information about body shape. The problem is challenging because of the complexity of the human body, articulation, occlusion, clothing, lighting, and the inherent ambiguity in inferring 3D from 2D. To solve this, we first use a recently published CNN-based method, DeepCut, to predict (bottom-up) the 2D body joint locations. We then fit (top-down) a recently published statistical body shape model, called SMPL, to the 2D joints. We do so by minimizing an objective function that penalizes the error between the projected 3D model joints and detected 2D joints. Because SMPL captures correlations in human shape across the population, we are able to robustly fit it to very little data. We further leverage the 3D model to prevent solutions that cause interpenetration. We evaluate our method, SMPLify, on the Leeds Sports, HumanEva, and Human3.6M datasets, showing superior pose accuracy with respect to the state of the art.

由于其许多潜在应用，从视频中估算人类运动是一个活跃的研究领域。大多数最先进的方法可以预测单个图像的人类形状和姿势估计，并且不利用视频中可用的时间信息。许多“野生”运动序列被移动的摄像机捕获，这为估计增加了混合的摄像头和人类运动的并发症。因此，我们介绍了Bodyslam，这是一种单眼大满贯系统，共同估计人体的位置，形状和姿势以及摄像机轨迹。我们还引入了一种新型的人类运动模型，以限制顺序身体姿势并观察场景的规模。通过通过移动的单眼相机捕获的人类运动的视频序列进行的一系列实验，我们证明了Bodyslam与单独估计这些估计相比，可以改善所有人体参数和相机的估计。

微弱的物理是计算机视觉和机器人的强大工具，用于了解互动的场景理解和推理。现有方法经常被限于具有预先已知的简单形状或形状的物体。在本文中，我们提出了一种新的方法来具有摩擦触点的可分解物理学，其利用符号距离场（SDF）隐含地表示物理形状。我们的模拟即使涉及的形状为非凸形表示，也支持接触点计算。此外，我们提出了区分对象形状的动力学来利用基于梯度的方法来促进形状优化。在我们的实验中，我们证明我们的方法允许从轨迹和深度图像观察的诸如摩擦系数，质量，力或形状参数的物理参数的基于模型的推断，并且在几个具有挑战性的合成场景和真实图像序列中。

推断人类场景接触（HSC）是了解人类如何与周围环境相互作用的第一步。尽管检测2D人类对象的相互作用（HOI）和重建3D人姿势和形状（HPS）已经取得了重大进展，但单个图像的3D人习惯接触的推理仍然具有挑战性。现有的HSC检测方法仅考虑几种类型的预定义接触，通常将身体和场景降低到少数原语，甚至忽略了图像证据。为了预测单个图像的人类场景接触，我们从数据和算法的角度解决了上述局限性。我们捕获了一个名为“真实场景，互动，联系和人类”的新数据集。 Rich在4K分辨率上包含多视图室外/室内视频序列，使用无标记运动捕获，3D身体扫描和高分辨率3D场景扫描捕获的地面3D人体。 Rich的一个关键特征是它还包含身体上精确的顶点级接触标签。使用Rich，我们训练一个网络，该网络可预测单个RGB图像的密集车身场景接触。我们的主要见解是，接触中的区域总是被阻塞，因此网络需要能够探索整个图像以获取证据。我们使用变压器学习这种非本地关系，并提出新的身体场景接触变压器（BSTRO）。很少有方法探索3D接触；那些只专注于脚的人，将脚接触作为后处理步骤，或从身体姿势中推断出无需看现场的接触。据我们所知，BSTRO是直接从单个图像中直接估计3D身体场景接触的方法。我们证明，BSTRO的表现明显优于先前的艺术。代码和数据集可在https://rich.is.tue.mpg.de上获得。

我们旨在教机器人通过观看单个视频演示来执行简单的对象操纵任务。为了实现这一目标，我们提出了一种优化方法，该方法输出了一个粗糙且在时间上不断发展的3D场景，以模仿输入视频中所示的动作。与以前的工作相似，可区分的渲染器可确保3D场景和2D视频之间的感知忠诚度。我们的关键新颖性在于包含一种可区分方法来求解一组普通微分方程（ODE），该方程使我们能够近似建模物理定律，例如重力，摩擦，手动对象或对象对象相互作用。这不仅使我们能够显着提高估计的手和物体状态的质量，而且还可以产生可接受的轨迹，这些轨迹可以直接转化为机器人，而无需进行昂贵的强化学习。我们在3D重建任务上评估了我们的方法，该任务由54个视频演示组成，这些视频演示来自9个动作，例如将某物从右到左拉或将某物放在某物前。我们的方法将以前的最先进的方法提高了近30％，在涉及两个物体（例如将某物）的物理互动的特别挑战性的动作上表现出了卓越的质量。最后，我们在Franka Emika Panda机器人上展示了博学的技能。

人类对象与铰接物体的相互作用在日常生活中很普遍。尽管单视图3D重建方面取得了很多进展，但从RGB视频中推断出一个铰接的3D对象模型仍然具有挑战性，显示一个人操纵对象的人。我们从RGB视频中划定了铰接的3D人体对象相互作用重建的任务，并对这项任务进行了五个方法家族的系统基准：3D平面估计，3D Cuboid估计，CAD模型拟合，隐式现场拟合以及自由 - 自由 - 形式网状配件。我们的实验表明，即使提供了有关观察到的对象的地面真相信息，所有方法也难以获得高精度结果。我们确定使任务具有挑战性的关键因素，并为这项具有挑战性的3D计算机视觉任务提出指示。短视频摘要https://www.youtube.com/watch?v=5talkbojzwc

We introduce an approach for recovering the 6D pose of multiple known objects in a scene captured by a set of input images with unknown camera viewpoints. First, we present a single-view single-object 6D pose estimation method, which we use to generate 6D object pose hypotheses. Second, we develop a robust method for matching individual 6D object pose hypotheses across different input images in order to jointly estimate camera viewpoints and 6D poses of all objects in a single consistent scene. Our approach explicitly handles object symmetries, does not require depth measurements, is robust to missing or incorrect object hypotheses, and automatically recovers the number of objects in the scene. Third, we develop a method for global scene refinement given multiple object hypotheses and their correspondences across views. This is achieved by solving an object-level bundle adjustment problem that refines the poses of cameras and objects to minimize the reprojection error in all views. We demonstrate that the proposed method, dubbed Cosy-Pose, outperforms current state-of-the-art results for single-view and multi-view 6D object pose estimation by a large margin on two challenging benchmarks: the YCB-Video and T-LESS datasets. Code and pre-trained models are available on the project webpage. 5

尽管近年来3D人姿势和形状估计方法的性能显着提高，但是现有方法通常在相机或以人为本的坐标系中定义的3D姿势。这使得难以估计使用移动相机捕获的视频的世界坐标系中的人的纯姿势和运动。为了解决这个问题，本文提出了一种用于预测世界坐标系中定义的3D人姿势和网格的相机运动不可知论方法。所提出的方法的核心思想是估计不变选择坐标系的两个相邻的全局姿势（即全局运动）之间的差异，而不是耦合到相机运动的全局姿势。为此，我们提出了一种基于双向门控复发单元（GRUS）的网络，该单元从局部姿势序列预测全局运动序列，由称为全局运动回归（GMR）的关节相对旋转组成。我们使用3DPW和合成数据集，该数据集在移动相机环境中构建，进行评估。我们进行广泛的实验，并经验证明了提出的方法的有效性。代码和数据集可在https://github.com/seonghyunkim1212/gmr获得

Fine-grained capturing of 3D HOI boosts human activity understanding and facilitates downstream visual tasks, including action recognition, holistic scene reconstruction, and human motion synthesis. Despite its significance, existing works mostly assume that humans interact with rigid objects using only a few body parts, limiting their scope. In this paper, we address the challenging problem of f-AHOI, wherein the whole human bodies interact with articulated objects, whose parts are connected by movable joints. We present CHAIRS, a large-scale motion-captured f-AHOI dataset, consisting of 16.2 hours of versatile interactions between 46 participants and 81 articulated and rigid sittable objects. CHAIRS provides 3D meshes of both humans and articulated objects during the entire interactive process, as well as realistic and physically plausible full-body interactions. We show the value of CHAIRS with object pose estimation. By learning the geometrical relationships in HOI, we devise the very first model that leverage human pose estimation to tackle the estimation of articulated object poses and shapes during whole-body interactions. Given an image and an estimated human pose, our model first reconstructs the pose and shape of the object, then optimizes the reconstruction according to a learned interaction prior. Under both evaluation settings (e.g., with or without the knowledge of objects' geometries/structures), our model significantly outperforms baselines. We hope CHAIRS will promote the community towards finer-grained interaction understanding. We will make the data/code publicly available.

我们提出了体面意识的人类姿势估计，我们根据模拟代理的本体感受和场景意识以及外部第三人称观察来估计3D构成。与经常诉诸多阶段优化的先前方法不同，非因果推理和复杂的接触建模以估计人类姿势和人类场景的相互作用，我们的方法是一个阶段，因果关系，并在模拟环境中恢复全局3D人类姿势。由于2D第三人称观察与相机姿势结合在一起，我们建议解开相机姿势，并使用在全球坐标框架中定义的多步投影梯度作为我们体现的代理的运动提示。利用物理模拟和预先的场景（例如3D网格），我们在日常环境（库，办公室，卧室等）中模拟代理，并为我们的代理配备环境传感器，以智能导航和与场景的几何形状进行智能导航和互动。我们的方法还仅依靠2D关键点，并且可以在来自流行人类运动数据库的合成数据集上进行培训。为了评估，我们使用流行的H36M和Prox数据集，并首次在具有挑战性的Prox数据集中获得96.7％的成功率，而无需使用Prox运动序列进行培训。

我们的目标是从规定的行动类别中解决从规定的行动类别创造多元化和自然人动作视频的有趣但具有挑战性的问题。关键问题在于能够在视觉外观中综合多种不同的运动序列。在本文中通过两步过程实现，该两步处理维持内部3D姿势和形状表示，Action2Motion和Motion2Video。 Action2Motion随机生成规定的动作类别的合理的3D姿势序列，该类别由Motion2Video进行处理和呈现，以形成2D视频。具体而言，Lie代数理论从事人类运动学的物理法之后代表自然人动作;开发了一种促进输出运动的分集的时间变化自动编码器（VAE）。此外，给定衣服人物的额外输入图像，提出了整个管道以提取他/她的3D详细形状，并在视频中呈现来自不同视图的合理运动。这是通过改进从单个2D图像中提取3D人类形状和纹理，索引，动画和渲染的现有方法来实现这一点，以形成人类运动的2D视频。它还需要3D人类运动数据集的策策和成果进行培训目的。彻底的经验实验，包括消融研究，定性和定量评估表现出我们的方法的适用性，并展示了解决相关任务的竞争力，其中我们的方法的组成部分与最先进的方式比较。

从单眼RGB图像中捕获的3D人类运动捕获符合受试者与复杂且可能可变形的环境的相互作用的相互作用是一个非常具有挑战性，不足和探索不足的问题。现有方法仅薄弱地解决它，并且当人类与场景表面互动时，通常不会建模可能发生的表面变形。相比之下，本文提出了mocapdeform，即单眼3D人体运动捕获的新框架，该框架是第一个明确模拟3D场景的非刚性变形，以改善3D人体姿势估计和可变形环境的重建。 Mocapdeform接受单眼RGB视频，并在相机空间中对齐一个3D场景。它首先使用基于新的射线广播的策略将输入单眼视频中的主题以及密集的触点标签进行定位。接下来，我们的人类环境相互作用约束被利用以共同优化全局3D人类姿势和非刚性表面变形。 Mocapdeform比在几个数据集上的竞争方法获得了更高的精度，包括我们新记录的具有变形背景场景的方法。