旋转矩阵的推导+矩阵在3DGS中的应用

旋转矩阵的推导:

简单谈谈对矩阵的理解以及在3DGS中的应用:

矩阵本质上是一种线性变换,尤其在计算机图形学(CG)/机器人学等领域。比如将一个坐标系下的点用另一个坐标系表示,这个过程就是涉及到坐标系的转换,通过矩阵能够较方便的完成。

在3DGS中,这个任务本质上是需要不断优化高斯椭球内部的参数,而高斯椭球的内部参数之一就是协方差矩阵Σ。协方差矩阵能够用来表示三维空间中的一个普通椭球,这个其实可以联系到线性代数中的二次型相关知识。

观察3DGS椭球的表示式,左边的G(x)是一种概率分布取指,属于[0,1]之间。当G(x)取某一个具体的值时,就对应着一个Σ,在空间中也就对应着一个椭球壳。所以当G(x)取指非常多时,也就是一系列的概率分布取值,就对应着空间中许多个椭球壳,他们一个套在一个上面,形成了一个实心的椭球体。所以3DGS椭球本质上是"实心"的。

在3DGS的渲染过程中,对于3DGS椭球中的每一个点,他有相对于椭球中心的一个坐标系,也有相机坐标系,投影平面(一般就是屏幕)坐标系等等。整个渲染的过程实际上就是高斯椭球中的点最终如何在投影平面表示的问题。这个转换过程就涉及到非常多的矩阵映射。经过了一个矩阵变换后,用来表示高斯椭球的协方差Σ也就要经过转化。

在3DGS中主要有两种矩阵变换,一种是线性的,一种是非线性的。对于线性的变化,变化后的协方差Σ'会和变化前协方差Σ直接相关联,可以通过转化矩阵W推导得到;而对于非线性的变化,则需要使用雅可比矩阵J来近似表示。

当把高斯椭球中的参数Σ在变化的过程中用变化矩阵表示出来之后,那么接下来就是基本的感知器原理,不断通过反向传播优化这一些参数。

相关推荐
种时光的人11 小时前
CANN仓库核心解读:catlass夯实AIGC大模型矩阵计算的算力基石
线性代数·矩阵·aigc
Zfox_15 小时前
CANN Catlass 算子模板库深度解析:高性能矩阵乘(GEMM)原理、融合优化与模板化开发实践
线性代数·矩阵
lbb 小魔仙21 小时前
面向 NPU 的高性能矩阵乘法:CANN ops-nn 算子库架构与优化技术
线性代数·矩阵·架构
空白诗21 小时前
CANN ops-nn 算子解读:大语言模型推理中的 MatMul 矩阵乘实现
人工智能·语言模型·矩阵
劈星斩月1 天前
线性代数-3Blue1Brown《线性代数的本质》特征向量与特征值(12)
线性代数·特征值·特征向量·特征方程
池央1 天前
ops-nn 算子库中的数据布局与混合精度策略:卷积、矩阵乘法与 RNN 的优化实践
rnn·线性代数·矩阵
深鱼~1 天前
大模型底层算力支撑:ops-math在矩阵乘法上的优化
人工智能·线性代数·矩阵·cann
Zfox_1 天前
CANN PyPTO 编程范式深度解析:并行张量与 Tile 分块操作的架构原理、内存控制与流水线调度机制
线性代数·矩阵·架构
TechWJ1 天前
catlass深度解析:Ascend平台的高性能矩阵运算模板库
线性代数·矩阵·ascend·cann·catlass
deep_drink2 天前
【基础知识一】线性代数的核心:从矩阵变换到 SVD 终极奥义
线性代数·机器学习·矩阵