業界首個高質量原生3D組件生成模型來了！來自騰訊混元團隊

業界首個高質量原生3D組件生成模型來了！來自騰訊混元3D團隊。

現有的3D生成算法通常會生成一體化的3D模型，而下游應用通常需要語義可分解的3D形狀，即3D物體的每一個組件需要單獨地生成出來。

一般來說，組件式3D生成主要有2個應用場景：

1） 視頻游戲制作管線： 在游戲中， 很多資產是要根據語意信息將其綁定不同的游戲邏輯， 比如，汽車模型應該能夠被分解為主體和四個可滾動的輪子， 這樣輪子是可以單獨滾動起來的。所以組件拆分很重要。

與此同時，3D幾何生成的下游鏈路，包括低模拓撲，UV展開等模塊。這些模塊處理很復雜的幾何會變得困難，通過將復雜幾何進行拆分簡單的小組件，這種分而治之的策略，可以大大降低下游算法的處理難度。

2）3D打印： 這對3D打印行業也是不錯的消息， 用戶可以把組件一個一個打印出來然后再組裝，像搭積木一樣。

然而，現有的組件式3D生成方法通常缺乏足夠的可控性，生成部件的幾何質量不夠理想，并且語義連貫性有限。

對此，Hunyuan3D-Part提出了一種用于打造可投入生產，幾何質量高，可編輯，且結構合理的組件式3D生成新范式。

下面詳細來看。

技術流程介紹

如下圖所示，給定一張輸入圖片，團隊首先使用Hunyuan3D的基模型獲取整體形狀（可以是V2.5或者V3.0）。

然后，將整體Mesh傳遞給部件檢測模塊P3-SAM，以獲得語義特征和部件的邊界框（bounding boxes）。

最后，由X-Part將整體形狀分解為各個部件。

△圖1. Hunyuan3D-Part組件拆分整體流程

其技術亮點在于：

1）提出了業界首個原生3D分割模型P3-SAM， 利用大規模高質量3D數據訓練，擺脫對2D數據的依賴，大幅提高3D組件分割的精度和魯棒性。

2）提出了工業級組件生成模型X-Part，重新定義3D組件生成可控性和生成質量的天花板。

技術展開介紹

以下為P3-SAM和X-Part的詳細介紹。

原生3D分割模型P3-SAM

團隊提出了一種原生3D的分割模型，稱為Point-PromptablePartSegmentation，即P3-SAM。

該模型旨在實現對任意復雜三維物體的全自動分割，生成精確掩碼并具備極強的魯棒性。作為開創性的可提示圖像分割工作，SAM為實現這一目標提供了可行的方案。

然而，本方法聚焦于自動實現精確的組件分割，并對SAM的體系結構進行了簡化。團隊未采用SAM中復雜的分割解碼器和多類型提示，僅采用單一正點提示進行處理。

具體來說，如圖2所示，P3-SAM包含一個特征提取器、三個分割頭和一個IoU（交并比）預測頭。

△圖2. P3-SAM訓練流程

PointTransformerV3作為特征提取器，并融合其不同層級的特征作為點級特征。輸入的點提示和特征信息會被融合，并傳遞至分割頭，用于預測三個多尺度掩碼。同時，IoU預測頭用于評估掩碼質量。

為實現物體的自動分割，如圖3所示，團隊利用FPS（最遠點采樣）生成點提示，配合NMS（非極大值抑制）合并冗余掩碼。點級掩碼隨后被投影到網格面上，從而獲得部件分割結果。

△圖3. P3-SAM自動分割流程

本方法的另一關鍵創新在于，完全摒棄2D SAM的影響，依賴于原生3D部件監督，進行原生3D分割模型的訓練。

鑒于現有3D部件分割數據集規模普遍較小且缺乏詳細部件標注，本方案開發了一套用于美術師創建網格的自動化部件標注流程，并據此生成了一個包含370萬個高質量部件級掩碼的三維網格數據集。

最終模型在該數據集上展現出優越的可擴展性，并實現了強魯棒性、精確性及全局一致性的組件級分割。

X-Part：高保真且結構一致的形狀分解

X-Part能夠實現具有語義意義且結構一致的部件生成。目標是在給定物體點云的情況下，生成高保真、結構一致的部件幾何體，同時保證對分解過程的靈活可控性。

如圖4所示，首先利用P3-SAM得到組件的包圍盒，點云語義特征。 為實現可控性提出了一個基于部件級提示的特征提取模塊，利用P3-SAM包圍盒作為提示，指示部件的位置和尺寸，而不是直接將分割結果作為輸入。

與細粒度、點級分割提示相比，包圍盒提供了一種更粗粒度的引導方式，有助于緩解對輸入的過擬合。

此外，包圍盒還為部分可見部件提供了額外的體積信息，從而有利于生成和可控性。

其次，盡管分割結果可能存在不準確，團隊注意到高維點級語義特征并沒有受到P3-SAM中聚類算法或預測頭所導致的信息壓縮影響，因此能夠提供更準確的語義表示。

因此，團隊將語義特征以精心設計的特征擾動方式引入到其框架中，這有助于實現有意義的部件分解。

△圖4. X-Part訓練流程

Benchmark定量對比結果

本方案在三個數據集上進行了效果評估：PartObj-Tiny、PartObj-Tiny-WT和PartNetE。

PartObj-Tiny是Objarvse的一個子集，包含8個類別共200個數據樣本，并且都帶有人工標注的部件分割信息。

PartObj-Tiny-WT是PartObj-Tiny的閉合水密（watertight）版本。

如表1（組件分割模型P3-SAM和現有工作對比結果）、表2（組件生成模型X-Part和競品對比結果）所示，其分割和生成結果大幅超越現有工作。

可視化效果

團隊還對模型的分割及生成效果進行了可視化。

下圖為P3-SAM的分割結果：

然后是X-Part的生成結果：

下圖為X-Part的生成結果， 左中右依次為輸入圖、混元3D V2.5生成結果、組件拆分結果。

下圖為X-Part的生成結果和開源對比：

下圖為X-Part的生成結果和閉源R模型對比：

體驗地址及相關技術論文如下。

代碼：https://github.com/Tencent-Hunyuan/Hunyuan3D-Part
權重： https://huggingface.co/tencent/Hunyuan3D-Part

P3-SAM論文及項目地址：
https://arxiv.org/abs/2509.06784
https://murcherful.github.io/P3-SAM/

X-Part論文及項目地址：
https://arxiv.org/abs/2509.08643
https://yanxinhao.github.io/Projects/X-Part/

體驗入口：
（輕量版）Hugging Face demo：https://huggingface.co/spaces/tencent/Hunyuan3D-Part
（滿血版）混元3D Studio：https://3d.hunyuan.tencent.com/studio