【论文阅读】NeRF: Representing Scenes as Neural Radiance Fields for View Synthesis

题目:NeRF: Representing Scenes as Neural Radiance Fields for View Synthesis

作者:Ben Mildenhall Pratul P. Srinivasan Matthew Tancik Jonathan T. Barron Ravi Ramamoorthi Ren Ng

motivation

作者想用一种隐式表示的方法实现了照片级的视角合成效果;从整个计算机视觉的领域来讲,NeRF所解决的就是计算机视觉最根本的问题,它所展示的效果是计算机视觉领域最根本的进步。

methods

NeRF核心思想: 人眼或者相机观察三维场景的过程是,给定一个相机的pose(位置和旋转),根据三维场景参数,可以渲染得到一张投影图片。NeRF实现的其实就是这样的一个过程,将三维场景用MLP表示,前向的网络计算就和人眼或者相机观察三维场景的过程一致,当整个计算过程都可微的时候,通过渲染图片的监督,便可以对MLP进行优化,"学"出三维场景的"隐式"参数。

Neural Radiance Field Scene Representation:

可以把它看做是一个函数:如果我们从一个角度向一个静态空间发射一条射线,我们可以查询到这条射线在空间中每个点(x,y,z)的密度σ,以及该位置在射线角度(θ,φ), 下呈现出来的颜色c(R,G,B)

Volume Rendering with Radiance Fields:

体渲染,直观地说,我们知道相机的焦点,焦点和像素的连线可以连出来一条射线,我们可以对这条射线上所有的点的颜色做某种求和就可以得到这个像素的颜色值。理论上,我们可以对这条射线经过空间上的每个点的密度(只和空间坐标相关)和颜色(同时依赖空间坐标和入射角)进行某种积分就可以得到每个像素的颜色。当每个像素的颜色都计算出来,那么这个视角下的图像就被渲染出来了.

Pipeline

NeRF工作的过程可以分成两部分:三维重建和渲染;

  • 三维重建部分本质上是一个2D到3D的建模过程,利用3D点的位置(x,y,z)及方位视角(θ,φ)作为输入,通过多层感知机(MLP)建模该点对应的颜色color(c)及体素密度volume density(σ),形成了3D场景的"隐式表示"
  • 渲染部分本质上是一个3D到2D的建模过程,渲染部分利用重建部分得到的3D点的颜色及不透明度沿着光线进行整合得到最终的2D图像像素值。
  • 在训练的时候,利用渲染部分得到的2D图像,通过与Ground Truth做L2损失函数(L2 Loss)进行网络优化

因为神经网络是可微分的,选取的体渲染方法是可微分;体渲染得到的图片和原图计算MSE Loss。整个过程可端到端地用梯度回传来优化非常漂亮。

experiment

【完结】

相关推荐
暮志未晚Webgl4 小时前
UE5使用CameraShake相机震动提升游戏体验
数码相机·游戏·ue5
哎呦 你干嘛~5 小时前
相机+二维舵机云台的人员追踪
数码相机
木子啊8 小时前
ProCamera 智能水印相机解决方案 (UniApp)
数码相机·uni-app·水印相机·小程序水印
番茄大王sc21 小时前
2026年科研AI工具深度测评:文献调研与综述生成领域
论文阅读·人工智能·学习方法·论文笔记
chen_jared1 天前
slam十四讲第五章习题:相机内参变化与SLAM快门选择
数码相机·slam·标定
码界奇点1 天前
基于Gin与GORM的若依后台管理系统设计与实现
论文阅读·go·毕业设计·gin·源代码管理
森诺Alyson1 天前
前沿技术借鉴研讨-2026.1.29(时间序列预测)
论文阅读·人工智能·经验分享·深度学习·论文笔记
8K超高清1 天前
回望2025,纷呈超清智能科技影像世界
网络·人工智能·科技·数码相机·智能硬件
ballball~~1 天前
ISP-AWB(Auto White Balance 白平衡)
图像处理·数码相机·算法
JMchen1231 天前
Android CameraX深度解析:从Camera1到CameraX的相机架构演进
android·java·数码相机·架构·kotlin·移动开发·android-studio