arxiv.org·2026/10/22
Real2Sem2Real 从单段单目 RGB 人类演示与手机扫描跨实例生成机器人数据,解决现有方法依赖深度且只覆盖演示对象的局限。其以 DINOv3 蒸馏 Gaussian splats 做仅 RGB 的 SE(3) 跟踪,平均掩码 IoU 0.913,超过 WARPED、RSRD 与带估计深度的 FoundationPose;经 HaMeR 把手部抓取重定向为无碰撞平行夹爪,对 MV-SAM3D 生成的数字孪生做整物体及咖啡机托盘等功能区域的语义对齐,在 IsaacSim 或 MuJoCo 中约两小时生成 2,000 条轨迹。用 π0.5 LoRA 微调的 VLA 在 xArm7 和 Franka Panda 多类任务上,作者报告成功率比只保留演示物体的 R2R2R+ 高 26–54 个百分点,匹配或超过遥操作。物体多样性比数据来源更关键,IsaacSim 视觉真实比 MuJoCo 接触动力学对 RGB 策略更重要;局限包括需度量物体尺寸、无接触动力学、仅支持刚体。
为什么重要 给具身数据闭环一条免遥操作、免深度的扩展路径:语义表亲对齐贡献26–54分真机差距,直接决定跨实例泛化上限,成本数字齐全可对标。适合 做具身智能数据闭环、VLA 训练与仿真数据生成的工程师
人类视频易于规模化且不需要机器人硬件,但现有方法需要深度感知、将机器人叠加到 2D 视频上,或仅为被演示的物体生成数据。我们提出 Real2Sem2Real(R2Sem2R),一条 real-to-semantic-to-real 流水线,可将一段单目 RGB 人类演示视频转化为某类别语义物体实例上的数千条机器人演示。R2Sem2R 使用经 DINOv3 蒸馏的 Gaussian splats 跟踪每个物体的 SE(3) 位姿,优于现有方法以及使用估计度量深度的 FoundationPose。
随后 R2Sem2R 通过语义对齐将 digital cousins(每个由一张或少数几张照片生成)与被演示物体对齐。该对齐既匹配整体物体,也匹配目标物体的功能区域,例如咖啡机的托盘。R2Sem2R 将人手映射为可行的机器人抓取,并将该抓取扩展到这些 cousins。
机器人演示可在 IsaacSim(用于逼真渲染)或 MuJoCo(用于接触物理)中生成,R2Sem2R 可在约两小时内生成超过 2,000 条 episode。在两台真实机器人与四个任务上,我们用每个任务一段人类视频的数据训练 vision-language-action 策略,基于我们数据训练的策略在多样化物体实例上达到或超过基于遥操作数据训练的策略。项目页面见 https://real2sem2real.github.io/。
Human video scales easily and does not need robot hardware, but existing methods require depth sensing, overlay the robot onto 2D video, or generate data only for the demonstrated objects.
We present Real2Sem2Real (R2Sem2R), a real-to-semantic-to-real pipeline that turns one monocular RGB video of a human demonstration into thousands of robot demonstrations across the semantic object instances of a category.
R2Sem2R tracks the SE(3) pose of each object with DINOv3-distilled Gaussian splats, outperforming existing methods and FoundationPose with estimated metric depth.
R2Sem2R then aligns digital cousins, each generated from one or a few photographs, to the demonstrated objects with a semantic alignment.
This alignment matches whole objects and the functional regions of target objects, such as a coffee machine's tray.
R2Sem2R maps the human hand to a feasible robot grasp that extends to the cousins.
Robot demonstrations are generated either in IsaacSim, for photorealistic rendering, or MuJoCo, for contact physics, and R2Sem2R can generate over 2,000 episodes in about two hours.
On two real robots and four tasks, we train a vision-language-action policy on data from one human video per task, and policies trained on our data match or exceed policies trained on teleoperation across diverse object instances.
The project page is available at https://real2sem2real.github.io/.
注释 · FP=FoundationPose;校准=每视频对齐到本文泼溅(其上界),原始=直接用单目度量深度出自 表 II 上
单集生成
含被丢弃样本
人工投入
拍视频+手机扫描
前置GPU
重建/跟踪/表亲/规划
遥操作
150 条约两小时
表亲生成
单张 RTX 5090
注释 · R2R2R+ 前置仅 20 分钟(无表亲);策略训练另计出自 §III-F / §IV-E



EVIDENCE / METHODS
判断
1 条视频 → 2000+ 集,VLA 匹敌 150 条遥操作
作者报告:一条人类 RGB 视频 + 一次手机扫描即可产出跨物体实例的机器人演示,单张 RTX 5090 两小时生成约 2,000 集。Table I 中它是唯一从单条单目 RGB 视频跨实例迁移演示的方法(免 teleop、免深度、传递两物体关系、任意平行爪臂)。两台真机四个任务上,π0.5 微调策略匹敌或超过 150 条遥操作数据训练的策略。
注释 · 作者自报成绩;对比表 Table I 中唯一单目单视频跨实例方案出自 摘要 / Table I
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