Composition Rendering:Blenderによる学習データ生成ツール

機械学習手法が進化して学習画像の要件が従来とは変わってきたのか、ここ最近は360度周回画像(動画)やCGレンダリングの各成分を学習データとして書き出すツールが増えてきましたね。

Composition RenderingはBlenderをラップしたPythonツール。

Composition Rendering (Blender Data Generator)

平面上に複数の3Dオブジェクトを配置し、BlenderのCyclesでレンダリングして合成画像データセットを生成します。このパイプラインは、オブジェクトのランダム配置、マテリアル、HDRI環境ライティング、数種類のカメラ/ライトのモーションモードをサポートしています。
RGB画像に加え、各成分(法線、深度、アルベド、粗さ、メタリック)とフレームごとのメタデータの出力に対応しています。
生成されたデータはDiffusion RendererUniRelightLuxDiTなどの生成レンダリングモデルの学習に使用できます。

注: このリポジトリは、Diffusion Rendererで使用されるデータ生成パイプラインをBlenderベースで再実装したものです。一部のレンダリングバッファは元の実装と異なる場合があります。


主な機能

  • アセットの組み合わせ:GLB/GLTF/OBJアセットに加え、オプションの基本シェイプを衝突無くグリッド状に地面上に配置できます。
  • ライティング:HDRI環境マップ(EXR/HDR)をサンプリングし、オプションで反転、回転、露出のスケーリングが可能です。
  • カメラ/モーション:周回カメラ、振動カメラ、周回環境ライト、オブジェクトの回転、オブジェクトの垂直移動、ドリー/ズームが可能です。
  • 出力:RGB、法線、深度、アルベド、粗さ、メタリック、カメラと環境パラメータを含むmeta.json。オプションで(環境投影、配置グリッド、.blend)もデバッグ出力できます。
  • 物理演算ベースのオブジェクト落下シミュレーション:Blenderの剛体シミュレーションを使用して、シーン内のオブジェクトを地面に落下させ、短いシーケンスをレンダリングできます。



Blenderの機能をPythonモジュールとして呼び出せるAPI bpyモジュールをラップした簡易ライブラリもいくつかありますが、


bpy-renderer:レンダリング用Pythonパッケージ
機械学習用のデータセット作成にBlenderが利用されるケースは多いのだろうか。以前もBlender(bpyモジュール)をラップしたライブラリを紹介しましたが、bpy-rendererはRGB、法線、深度、セマンティックマップ、3Dシーンや...


Blender自体をラップする方がデバッグ時にGUIを利用できて便利なのだろうか。(だいぶ強引な実装方法にも感じるけど)
BlenderProc:Blenderで機械学習用の画像データを生成するPythonツール
機械学習用の画像データをCGで生成するのもData Augmentation(データ拡張)の範疇でしょうか。物体や風景画像だけでなく、Depthや物体ラベル、Semantic Segmentation用のアノテーション画像も必要となると、C...


BlenderはGUIアプリケーションだけど、コマンドラインからオプション引数を使ってヘッドレスに動作させることもできて、ファイルを渡したりScriptをBlender内部のPython環境で実行できるから、活用範囲は広い。
https://caretdashcaret.com/2015/05/19/how-to-run-blender-headless-from-the-command-line-without-the-gui/
https://docs.blender.org/manual/en/latest/advanced/command_line/arguments.html

そういえば以前BlenderのPython環境にPyTorchをインストールしてみたことがあったな。
BlenderのPython環境にPyTorchをインストールする
多くのDCCツールがPythonスクリプト環境を提供している反面、対応しているのはPython2.x系ばかりで最近流行りのディープラーニングフレームワークが使えない。(Python2.x系は2020年1月1日でサポート終了のはずだが)そんな...

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