原创 0.39秒重建4D驾驶场景!清华DGGT突破传统,自动驾驶仿真提速
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2025-12-15 00:43:42
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大家好,我是小圆。想象一下,你要教会一个AI司机在真实世界里安全开车。除了背熟交规,它最需要的是什么?是海量的“驾驶经验”——最好是各种极端、奇葩、突发路况都见过。但总不能真让一辆辆测试车在路上天天撞吧?于是,自动驾驶研发严重依赖“仿真”,就是在虚拟世界里构建出无限接近真实的驾驶场景,让AI在里面疯狂练习。

然而,构建这样一个高保真、能动态变化的虚拟世界,尤其是能快速生成,一直是个头疼的大难题。传统方法往往慢如蜗牛,或者不够逼真。

最近,清华大学的一支研究团队搞了个大新闻:他们提出的新方法,只用0.39秒就能重建一个包含动态物体(如车辆、行人)的4D驾驶场景,而且质量很高。这项名为DGGT的技术,被看作是打破了传统仿真的速度与质量瓶颈。

传统方法的“包袱”与DGGT的“轻装上阵”

要理解DGGT的突破,得先看看它要解决的传统痛点。以往,给动态驾驶场景做高精度建模和仿真,有点像做一道工序极其复杂的菜。

通常需要依赖一些前提条件:要么需要对每个场景进行长时间、复杂的单独优化计算,耗时很长;要么得提前用专业设备精确测量好每个摄像头的摆放位置和参数(这叫相机标定);要么只能处理很短一段时间内的画面序列。

这些限制就像一副副沉重的枷锁,让快速、低成本地生成大量仿真数据变得非常困难。

清华大学智能产业研究院赵昊老师团队提出的DGGT框架,思路就很不一样,可以说是“轻装上阵”。它最大的特点之一,是“无姿态”(pose-free)。

简单理解,就是它不需要你事先告诉它摄像头到底是怎么摆的、参数是多少,它自己能从输入的普通视频或图片里,把相机的位置和角度给算出来。

这样一来,就打破了一个重要的数据壁垒,不同来源、不同设备采集的数据,往往因为相机参数不同而难以直接混用,现在DGGT可以更轻松地处理它们。

更厉害的是它的“一次成型”能力。DGGT采用了一种名为“多头联合预测”的结构。只需要给它一些从不同角度、不同时间点拍下的稀疏图像,它进行一次前向计算,就能同时输出好几样东西:相机位姿、场景的深度信息、哪些物体是动的(比如汽车、行人),以及整个场景的详细三维表示。

拆解0.39秒:DGGT的核心“流水线”

DGGT能在0.39秒内完成一个场景的高质量重建,靠的不是魔法,而是一套设计精巧的“多任务并行处理流水线”。我们可以把它想象成一个高度协同的工厂,原料(输入图像)进来后,多条智能生产线同时开工,最后共同组装出一个完整的4D动态世界模型。

这套流水线的起点,是一个强大的视觉编码器(使用了ViT架构),它负责从输入图像中提取丰富的特征。然后,这些特征会被送到几个并行的“专家处理头”那里,各司其职。

所有这些“头”并行工作,产出的结果再经过一个单步的扩散模型进行精细化“抛光”,主要用于修复可能存在的图像瑕疵(如重影、残缺),提升最终画面的逼真度和时空连贯性。

正是这种高度并行化、各模块协同的设计,使得DGGT能用一次前向传播,就高效地打包输出一个完整的、可编辑的、时空连续的4D场景。它不仅速度快,在实际测试中表现又如何呢?

又快又准:实测表现与行业潜力

根据论文公布的实验数据,DGGT的表现确实令人印象深刻。在Waymo这个权威自动驾驶数据集上,它的场景重建质量达到了27.41,而每场景的推理时间仅需0.39秒。

这个成绩,既比那些需要长时间逐场景优化的传统方法快了几个数量级,又比一些追求速度但保真度不够的“前馈”方法在画质上更胜一筹。可以说,它在“速度”和“质量”这两个常常矛盾的目标之间,找到了一个很不错的平衡点。

更让人惊喜的是它的泛化能力。由于DGGT自己就能推算相机参数,它天然地更容易适应不同来源的数据。研究团队只在Waymo数据集上训练了模型,然后直接拿去测试其他完全不同数据集(如nuScenes和Argoverse2)上的场景,结果在零样本(即不额外训练)的情况下,其关键感知指标相比之前的一些先进方法提升超过了50%。

这意味着DGGT的“基本功”很扎实,学到的方法更具有普适性,不是只会应付考试题,遇到新题型也能很好应对。

这些特性,为自动驾驶的研发流程带来了新的想象空间。它推开了一扇门,门后是更高效、更可扩展的自动驾驶仿真新阶段。

这项技术如果能够顺利走向成熟和应用,最直接的贡献就是有望破解自动驾驶的“数据饥渴”与“长尾难题”。未来,车企和研发机构或许能更廉价、更快速地生成海量、多样、高保真的虚拟驾驶场景,让AI司机在“出道”前,就在虚拟世界中经历数百万甚至数十亿公里的严格训练,见识过几乎所有能想到和想不到的险情。

当然,从实验室的突破到产业的广泛部署,还有工程化、稳定性等许多路要走。但不可否认,DGGT为代表的技术方向,正在让那个低成本、高效率构建高保真虚拟驾驶世界的梦想,变得触手可及。

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