MeshPad：交互式3D网格生成与编辑工具

MeshPad简介

MeshPad是一种创新的交互式3D网格生成与编辑工具，它通过简单的2D草图输入实现复杂艺术设计的3D建模。用户只需绘制或修改草图，MeshPad就能快速响应，将编辑操作分解为“添加”和“删除”网格几何形状，从而实现高效、直观的3D建模。其基于三角序列的网格表示和Transformer模型能够加速编辑过程，每个步骤仅需几秒。MeshPad不仅在生成网格的质量和与草图的一致性方面优于现有技术，还通过用户友好的界面降低了3D建模的门槛，让普通用户也能轻松创建和编辑复杂的艺术设计作品。

MeshPad主要功能

1. 基于草图的3D网格生成：用户可以通过简单的2D草图绘制来生成对应的3D三角网格模型。MeshPad能够将草图中的线条和形状转化为具有艺术感的3D几何结构，实现从二维到三维的直观建模。
2. 交互式网格编辑：用户可以通过添加或删除草图中的线条来对已生成的3D网格进行局部编辑。添加操作会生成新的网格几何形状，而删除操作则移除对应区域的网格，支持快速迭代修改。
3. 实时反馈与高效编辑：MeshPad利用顶点对齐的预测策略和自回归生成技术，显著加快了网格生成速度，每个编辑步骤仅需几秒钟，支持实时交互式建模。
4. 复杂形状构建：通过将复杂形状分解为多个局部编辑步骤，用户可以逐步构建复杂的3D模型，而无需一次性完成整个形状的生成。
5. 通用性与扩展性：MeshPad不仅支持草图输入，还能通过预训练的图像模型处理图像条件输入，甚至可以直接对现有网格进行编辑，无需重新训练或调整。

MeshPad技术原理

1. 基于三角序列的网格表示：MeshPad将3D网格表示为一系列三角形，每个三角形由顶点坐标定义。这种表示方式使得网格的添加和删除操作可以通过序列化的标记处理，便于使用Transformer模型进行建模。
2. Transformer架构：MeshPad采用Transformer作为骨干网络，处理草图输入和网格序列。Transformer的强大并行处理能力使得模型能够高效地生成和编辑网格。
3. 顶点对齐的预测策略：为了加速自回归生成，MeshPad引入了顶点对齐的预测器。该预测器一次性预测一个顶点的多个坐标，而不是逐个生成，显著降低了计算成本，提高了编辑效率。
4. 自监督数据生成：MeshPad通过自监督方式生成训练数据。它从3D形状中随机采样体积并裁剪网格，生成用于添加和删除操作的训练样本，无需额外的编辑数据集。
5. 添加与删除操作的解耦：MeshPad将网格编辑分解为“添加”和“删除”两个子任务。添加操作通过自回归生成新网格，删除操作则通过分类网络标记并移除网格顶点。这种解耦方式简化了编辑过程，并允许模型通过简单的监督学习实现复杂的局部编辑。
6. 交互式用户界面：MeshPad配备了基于Web的交互式界面，用户可以在绘图板上绘制和擦除草图，实时查看3D网格的变化，支持跨平台使用，进一步提升了用户体验。

MeshPad应用场景

1. 3D建模与动画制作：艺术家和动画师可以使用MeshPad快速生成和编辑3D模型，加速创意设计过程，尤其适用于需要频繁修改的场景。
2. 游戏开发：游戏设计师可以通过草图快速创建游戏中的角色、道具和场景，提升开发效率，同时保持艺术风格的一致性。
3. 虚拟现实与增强现实：在VR/AR内容创作中，MeshPad能够帮助开发者快速构建沉浸式的虚拟环境或增强现实中的3D对象。
4. 建筑设计：建筑师可以利用MeshPad将手绘草图转化为3D建筑模型，快速探索不同的设计方案，提升设计效率。
5. 工业设计：工业设计师可以通过草图生成产品原型的3D模型，进行局部修改和优化，加速产品开发周期。
6. 教育与培训：在教育领域，MeshPad可以作为3D建模的教学工具，帮助学生更直观地理解和实践3D设计，降低学习门槛。

MeshPad项目入口

• 项目主页：https://derkleineli.github.io/meshpad
• arXiv技术论文：https://arxiv.org/pdf/2503.01425