Diffusion-CAD：一种用于生成计算机辅助设计模型的可控扩散模型

《IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics》：Diffusion-CAD: Controllable Diffusion Model for Generating Computer-Aided Design Models

扩散模型在CAD设计中的应用研究，提出Diffusion-CAD方法通过迭代去噪生成CAD序列，实现模型尺寸和组件结构的细粒度控制。实验验证其条件生成任务中的优越性能。

　　

摘要：

在过去两年中，用于创建计算机辅助设计（CAD）模型的生成方法受到了广泛关注。然而，现有方法对生成的CAD模型缺乏精细的控制，这使得难以管理模型尺寸和组件相对结构等细节。为了解决这些限制，本研究引入了Diffusion-CAD，这是一种基于扩散的生成方法，可以输出CAD构建序列。Diffusion-CAD通过迭代方式将高斯噪声去除为连续的CAD向量，然后将其转换为离散的CAD序列。我们设计了无分类器和有分类器的方法来分别控制高斯噪声、CAD序列和含噪声的CAD向量的分布，从而实现了多种精细控制任务。大量实验表明，所提出的方法在条件生成任务中表现出优越的性能和新的能力。

一、引言

计算机辅助设计（CAD）模型在现代工程和制造中至关重要，推动了各种产品的设计。设计师通常使用草图和挤出操作来构建CAD模型，首先从二维（2D）曲线定义轮廓，然后将其转换为三维（3D）模型。这种参数化建模方法已成为CAD领域的主流范式[1]，并在设计研究[2]、[3]、[4]、[5]中得到广泛应用。然而，参数化模型需要精确的定义和约束。这意味着在设计过程中准确描述几何形状和尺寸关系是必不可少的。任何小的错误或不完整的定义都可能导致模型出现错误或无法达到预期的效果。如果深度学习模型能够学习设计师的CAD序列建模能力，就可以通过协助设计过程显著降低劳动力成本。