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CAD-NeRF:learning NeRFs from uncalibrated few-view images by CAD model retrieval
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作者 Xin WEN Xuening ZHU +3 位作者 Renjiao YI Zhifeng WANG Chenyang ZHU Kai XU 《Frontiers of Computer Science》 2025年第10期87-109,共23页
Reconstructing from multi-view images is a longstanding problem in 3D vision,where neural radiance fields(NeRFs)have shown great potential and get realistic rendered images of novel views.Currently,most NeRF methods e... Reconstructing from multi-view images is a longstanding problem in 3D vision,where neural radiance fields(NeRFs)have shown great potential and get realistic rendered images of novel views.Currently,most NeRF methods either require accurate camera poses or a large number of input images,or even both.Reconstructing NeRF from few-view images without poses is challenging and highly ill-posed.To address this problem,we propose CAD-NeRF,a method reconstructed from less than 10 images without any known poses.Specifically,we build a mini library of several CAD models from ShapeNet and render them from many random views.Given sparse-view input images,we run a model and pose retrieval from the library,to get a model with similar shapes,serving as the density supervision and pose initializations.Here we propose a multi-view pose retrieval method to avoid pose conflicts among views,which is a new and unseen problem in uncalibrated NeRF methods.Then,the geometry of the object is trained by the CAD guidance.The deformation of the density field and camera poses are optimized jointly.Then texture and density are trained and fine-tuned as well.All training phases are in self-supervised manners.Comprehensive evaluations of synthetic and real images show that CAD-NeRF successfully learns accurate densities with a large deformation from retrieved CAD models,showing the generalization abilities. 展开更多
关键词 Sparse-view nerfs CAD model retrieval
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融合局部空间信息的新视角合成方法
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作者 贾迪 刘洋 +4 位作者 李维 韩雪峰 宋慧伦 孟晓华 刘宇琪 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第10期3346-3360,共15页
目的 基于点云的神经渲染方法受点云质量及特征提取的影响,易导致新视角合成图像渲染质量下降,为此提出一种融合局部空间信息的新视角合成方法。方法 针对点云质量及提取特征不足的问题,首先,设计一种神经点云特征对齐模块,将点云与图... 目的 基于点云的神经渲染方法受点云质量及特征提取的影响,易导致新视角合成图像渲染质量下降,为此提出一种融合局部空间信息的新视角合成方法。方法 针对点云质量及提取特征不足的问题,首先,设计一种神经点云特征对齐模块,将点云与图像匹配区域的特征进行对齐,融合后构成神经点云,提升其特征的局部表达能力;其次,提出一种神经点云Transformer模块,用于融合局部神经点云的上下文信息,在点云质量不佳的情况下仍能提取可靠的局部空间信息,有效增强了点云神经渲染方法的合成质量。结果 实验结果表明,在真实场景数据集中,对于只包含单一物品的数据集Tanks and Temples,本文方法在峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)指标上与NeRF(neural radiance field)方法相比提升19.2%,相较于使用点云输入的方法 Tetra-NeRF和Point-NeRF分别提升了6.4%和3.8%,即使在场景更为复杂的ScanNet数据集中,与NeRF方法及Point-NeRF相比分别提升了34.6%和2.1%。结论 本文方法能够更好地利用点云的局部空间信息,有效改善了稀疏视角图像输入下因点云质量和提取特征导致的渲染质量下降,实验结果验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 神经辐射场(NeRF) 点云 神经渲染 三维重建 体积密度
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基于机械臂的NeRF三维场景重建系统教学平台设计
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作者 朱新军 范昌恒 +2 位作者 王宇航 孙凯 崔心怡 《中国教育技术装备》 2025年第8期31-33,42,共4页
通过机械臂控制、视觉成像采集、神经辐射场(NeRF)重建等进行机械臂路径规划与自动NeRF图像采集,搭建基于机械臂的NeRF三维场景重建系统教学平台,克服手动的NeRF图像数据采集方式效率低、重复性差等问题。该教学平台基于树莓派、Python... 通过机械臂控制、视觉成像采集、神经辐射场(NeRF)重建等进行机械臂路径规划与自动NeRF图像采集,搭建基于机械臂的NeRF三维场景重建系统教学平台,克服手动的NeRF图像数据采集方式效率低、重复性差等问题。该教学平台基于树莓派、Python、Pytorch、OpenCV、PyMyCobot等平台和框架实现自动化NeRF三维重建和场景感知,可为人工智能课程相关方面的教学、教改提供参考,也可用于视觉引导机器人抓取、视觉导航、虚拟现实等方面的教学与研究。 展开更多
关键词 计算机视觉 机械臂 NeRF 三维场景重建
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基于生成对抗网络的人工智能教学内容自动生成与创新设计研究
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作者 张晓艳 付思恬 《自动化与仪器仪表》 2025年第10期161-164,169,共5页
在人工智能教育场景中,教学内容的自动生成在提升课堂效率与个性化教学方面具有重要意义,然而现有方法在音视频同步、语音风格控制和三维重建精度上仍存在不足。为此,研究基于风格化Mel频谱图生成对抗网络实现自然流畅的文本到音频转换... 在人工智能教育场景中,教学内容的自动生成在提升课堂效率与个性化教学方面具有重要意义,然而现有方法在音视频同步、语音风格控制和三维重建精度上仍存在不足。为此,研究基于风格化Mel频谱图生成对抗网络实现自然流畅的文本到音频转换,同时结合神经辐射场与音频风格嵌入模块,构建音频驱动下的三维动态视频重建机制。结果显示,语义保持能力最高达0.95,音视频生成自然度稳定高于87.6%。在语言课与情景模拟课中,模型匹配准确率最高达93.71%,学习者满意度达95.02%,均优于现有主流方法。实验结果表明,研究模型在多模态融合生成、语音风格适配与教学可视化表现方面具有显著优势,为智能教育系统中的教学内容自动构建提供了可行的新路径。 展开更多
关键词 教学内容 自动生成 StyleMelGAN NeRF 人工智能
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SLAM新机遇—高斯溅射技术 被引量:1
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作者 谭臻 牛中颜 +2 位作者 张津浦 陈谢沅澧 胡德文 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第6期1792-1807,共16页
同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)是指在未知环境中同时实现自主移动机器人的定位和环境地图构建,其在机器人技术和自动驾驶等领域有着重要价值。本文首先回顾SLAM技术的发展历程,从早期的手工特征提取方法... 同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)是指在未知环境中同时实现自主移动机器人的定位和环境地图构建,其在机器人技术和自动驾驶等领域有着重要价值。本文首先回顾SLAM技术的发展历程,从早期的手工特征提取方法到现代的深度学习驱动的解决方案。其中,基于神经辐射场(neural radiance fields,NeRF)的SLAM方法利用神经网络进行场景表征,进一步提高了建图的可视化效果。然而,这类方法在渲染速度上仍然面临挑战,限制了其实时应用的可能性。相比之下,基于高斯溅射(Gaussian splatting,GS)的SLAM方法以其实时的渲染速度和照片级的场景渲染效果,为SLAM领域带来新的研究热点和机遇。接着,按照RGB/RGBD、多模态数据以及语义信息3种不同应用类型对基于高斯溅射的SLAM方法进行分类和总结,并针对每种情况讨论相应SLAM方法的优势和局限性。最后,针对当前基于高斯溅射的SLAM方法面临的实时性、基准一致化、大场景的扩展性以及灾难性遗忘等问题进行分析,并对未来研究方向进行展望。通过这些探讨和分析,旨在为SLAM领域的研究人员和工程师提供全面的视角和启发,帮助分析和理解当前SLAM系统面临的关键问题,推动该领域的技术进步和应用拓展。 展开更多
关键词 同步定位与建图(SLAM) 神经辐射场(NeRF) 高斯溅射(GS) RGB-(D) 多模态 语义信息
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Manhattan结构约束神经辐射场在城市遥感图像中的三维重建
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作者 黄洋 郭宇 +2 位作者 路遥 姜鹏 王飞 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第7期2584-2596,共13页
目的利用卫星遥感影像对地球表面进行三维重建是计算机视觉和遥感领域的研究热点。一些大尺度的三维重建方法都期望在城市地区能有更好的效果。为了使复杂结构渲染更加精细、人造建筑的平面更加平整、训练速度更快,提出一种快速高精度... 目的利用卫星遥感影像对地球表面进行三维重建是计算机视觉和遥感领域的研究热点。一些大尺度的三维重建方法都期望在城市地区能有更好的效果。为了使复杂结构渲染更加精细、人造建筑的平面更加平整、训练速度更快,提出一种快速高精度的城市地区遥感神经辐射场(neural radiance field,NeRF)三维重建算法。方法根据城市地区相对于其他自然场景呈现的结构性规律,即城市建筑物通常具有较强的几何特征和规整性,采用Manhattan坐标系的几何结构约束三维重建过程,从而确保重建结果的几何准确性和细节保真度。此外,多分辨率哈希编码模块通过引入哈希表和可学习的位置编码减少原始神经辐射场的多层神经网络,显著减少了辐射场的训练时间。结果实验使用DFC2019(data fusion contest)数据集测试,与当前先进算法进行测试对比。实验结果表明,本文提出的方法在城市建筑物地区图像上具有高效训练速度的同时取得了更好的渲染质量与高程信息,有效地实现了复杂建筑群的重建。与现有方法相比,在图像质量与高程重建误差等指标上均有明显提升。结论该方法在提高城市复杂建筑群三维重建精度和训练效率方面表现更加优秀,为城市遥感影像三维重建提供了一种有效的解决方案。 展开更多
关键词 遥感影像 三维重建 神经辐射场(NeRF) 曼哈顿框架(MF) 哈希编码
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以神经辐射场和三维高斯泼溅为基础的文本指导三维编辑综述 被引量:3
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作者 卢丽华 张晓辉 +3 位作者 魏辉 李茹杨 杜国光 王斌强 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第5期1238-1256,共19页
文本引导的三维编辑可以根据目标文本的引导,改变现有三维资产的几何形状和外观,从而创建多样化和高质量的三维资产。先进三维神经表示、文本引导图像生成与编辑等一系列关键技术的出现和发展,推动了文本引导三维编辑的进步。本文主要... 文本引导的三维编辑可以根据目标文本的引导,改变现有三维资产的几何形状和外观,从而创建多样化和高质量的三维资产。先进三维神经表示、文本引导图像生成与编辑等一系列关键技术的出现和发展,推动了文本引导三维编辑的进步。本文主要聚焦于基于神经辐射场和三维高斯泼溅的文本指导三维编辑的最新进展,并从方法本质与编辑能力两个维度对现有研究进行梳理与总结。具体地,本文将现有研究按照编辑约束,分为无约束、隐式约束和显式约束3个类别,以深入剖析各方法本质。此外,本文还从编辑类型(如几何、外观)、编辑范围(如物体、场景)、编辑鲁棒性(如全局或局部可控性)等多个方面,对现有研究的编辑能力进行了探讨。最后,本文分析了当前研究所面临的挑战,并展望了未来潜在的研究方向。 展开更多
关键词 文本指导 三维编辑 神经辐射场(NeRF) 三维高斯泼溅(3GS) 编辑约束 三维编辑能力
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Infrared-NeRF:a low resolution thermal infrared light field 3D reconstruction method based on NeRF
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作者 HUANG Yi-Fan WANG Rui +2 位作者 DENG Li-Ming LI Jia-Jia LI Xi-Cai 《红外与毫米波学报》 北大核心 2025年第4期605-616,共12页
This article proposes a three-dimensional light field reconstruction method based on neural radiation field(NeRF)called Infrared NeRF for low resolution thermal infrared scenes.Based on the characteristics of the low ... This article proposes a three-dimensional light field reconstruction method based on neural radiation field(NeRF)called Infrared NeRF for low resolution thermal infrared scenes.Based on the characteristics of the low resolution thermal infrared imaging,various optimizations have been carried out to improve the speed and accuracy of thermal infrared 3D reconstruction.Firstly,inspired by Boltzmann's law of thermal radiation,distance is incorporated into the NeRF model for the first time,resulting in a nonlinear propagation of a single ray and a more accurate description of the physical property that infrared radiation intensity decreases with increasing distance.Secondly,in terms of improving inference speed,based on the phenomenon of high and low frequency distribution of foreground and background in infrared images,a multi ray non-uniform light synthesis strategy is proposed to make the model pay more attention to foreground objects in the scene,reduce the distribution of light in the background,and significantly reduce training time without reducing accuracy.In addition,compared to visible light scenes,infrared images only have a single channel,so fewer network parameters are required.Experiments using the same training data and data filtering method showed that,compared to the original NeRF,the improved network achieved an average improvement of 13.8%and 4.62%in PSNR and SSIM,respectively,while an average decreases of 46%in LPIPS.And thanks to the optimization of network layers and data filtering methods,training only takes about 25%of the original method's time to achieve convergence.Finally,for scenes with weak backgrounds,this article improves the inference speed of the model by 4-6 times compared to the original NeRF by limiting the query interval of the model. 展开更多
关键词 neural radiation field 3D reconstruction thermal infrared NeRF foreground segmentation low resolution
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利用本征属性分类的神经辐射场视角及语义一致性重建
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作者 曾志鸿 王宗继 +4 位作者 张源奔 蔡伟南 张利利 郭岩 刘俊义 《中国图象图形学报》 北大核心 2025年第2期559-574,共16页
目的基于神经辐射场(neural radiance field,NeRF)的3D场景重建与新视角生成工作正受到研究者的广泛重视,然而现有的神经辐射场方法通常对给定的场景进行高度专门化的表征,且将场景的几何与外观表征为“混合场”,这对场景的几何与外观... 目的基于神经辐射场(neural radiance field,NeRF)的3D场景重建与新视角生成工作正受到研究者的广泛重视,然而现有的神经辐射场方法通常对给定的场景进行高度专门化的表征,且将场景的几何与外观表征为“混合场”,这对场景的几何与外观编辑、场景泛化和3D资源的使用造成了不便。方法提出了一个学习对象本征属性的神经辐射场分类网络,通过图像增强的方式去除高光和阴影,并使用分类的方式实现颜色分解,即从现实场景中提取室内场景语义级目标的本征属性,在此基础上进行神经辐射场的重建。提出了前点优胜模块与颜色分类模块。前点优胜模块在体渲染阶段优化射线代表的本征属性,从而提升神经辐射场的语义一致性;颜色分类模块在辐射场重建阶段,通过全连接网络进行本征属性的分类优化,提高辐射场的语义及视角间一致性。两个主要模块共同作用,使重建的辐射场具备良好的针对外观的泛化能力,可支持场景重上色、重光照以及针对阴影与高光的编辑等任务。结果相比于现有的基于神经辐射场的学习进行本征分解的Intrinsic NeRF方法,在Replica数据集中的充分实验表明,在有限的GPU显存和运行时间下,重建的本征属性神经辐射场具备语义及视角间一致性。针对提升语义一致性的前点优胜模块,本文方法在基线模型Semantic NeRF的基础上提高了4.1%,在未加入该模块的基础上提高了3.9%。针对提升本征分解语义及视角间一致性的颜色分类模块,本文方法在Intrinsic NeRF的本征分解工作基础上提升了10.2%,在未加入颜色分类层的基础上提升了1.7%。结论本文方法构建的本征属性神经辐射场具备语义及视角间一致性,可描述复杂场景几何关系且具备良好外观泛化性。在场景重上色、重光照、阴影与高光的编辑等任务中取得了视角间一致的逼真效果。 展开更多
关键词 图像处理 场景重建 神经辐射场(NeRF) 本征分解 场景编辑
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基于Transformer的点云神经辐射场三维重建方法
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作者 梁涛 赵志浩 +3 位作者 杨岸然 贾庆仁 谢孟晨 袁丽红 《现代电子技术》 北大核心 2025年第19期150-157,共8页
针对点云神经辐射场在重建纹理复杂场景时容易产生伪影、边缘缺陷或者过度模糊的问题,文中提出一种基于Transformer的点云神经辐射场三维重建方法。引入Transformer架构对特征图进行位置编码,赋予网络全局感受野,聚合多视图上下文信息,... 针对点云神经辐射场在重建纹理复杂场景时容易产生伪影、边缘缺陷或者过度模糊的问题,文中提出一种基于Transformer的点云神经辐射场三维重建方法。引入Transformer架构对特征图进行位置编码,赋予网络全局感受野,聚合多视图上下文信息,得到高精度的神经点云位置坐标和置信度,减少重建场景中空洞缺陷部分的出现;设计神经点云特征生成网络,添加自注意力机制,增强神经点云的特征表达能力;通过体渲染网络聚合场景表面相邻神经点后,得到更准确的采样点辐射亮度和体密度,提高重建视图的清晰度,降低伪影效果。实验结果表明,基于Transformer的点云神经辐射场在NeRF Synthetic数据集上,峰值信噪比、结构相似度、学习感知图像块相似度的平均值相较于原始点云神经辐射场分别提升了2.37%、0.83%、10.2%,重建视图的细节特征更加丰富,视觉效果良好。 展开更多
关键词 点云神经辐射场 TRANSFORMER 神经点云 三维重建 自注意力 NeRF Synthetic
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基于港区监控视频的堆垛三维重建智能测量系统
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作者 丁波 韩冻冰 《港口科技》 2025年第10期12-16,共5页
为了降低传统港口散货堆场在货垛测量与存量更新方面的流程复杂度和测量误差,研发一套基于港区监控视频的堆垛三维重建智能测量系统,突破了港口无附加标定物多视广角相机标定、弱纹理小视场堆垛目标三维精确重建、港口堆垛表面形状点云... 为了降低传统港口散货堆场在货垛测量与存量更新方面的流程复杂度和测量误差,研发一套基于港区监控视频的堆垛三维重建智能测量系统,突破了港口无附加标定物多视广角相机标定、弱纹理小视场堆垛目标三维精确重建、港口堆垛表面形状点云体积精准估计等关键技术。通过基于平均教师模型的半监督目标识别技术,识别堆垛货物种类;通过基于深度神经网络的相机参数非线性建模,实现相机标定参数估计;通过多级采样纹理锥形追踪方法和NeRF网络隐式精确重建方法,获得堆垛货物对的三维结构;开发堆垛货物三维显示、几何测量和管理系统,实现对港口散货堆场内货物堆垛高度、体积、质量的精确测量以及货物类型的智能化管理。 展开更多
关键词 港口 智能测量 堆垛 港区监控 三维重建 NeRF分解网络
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基于双定制模式与NeRF技术的乡村文旅数字化平台设计研究
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作者 陈冠霖 杨弃 《艺术研究(哈尔滨师范大学艺术学报)》 2025年第4期161-163,共3页
随着数字化浪潮来袭,我国乡村文旅在转型过程中遭遇的产品同质化、技术上还存在一定的局限性以及难以对资源加以合理地整合等困境,在空间上产生了一些同质化的文旅产品现象,严重侵蚀着游客的旅游体验感,影响了我国文旅产业的可持续发展... 随着数字化浪潮来袭,我国乡村文旅在转型过程中遭遇的产品同质化、技术上还存在一定的局限性以及难以对资源加以合理地整合等困境,在空间上产生了一些同质化的文旅产品现象,严重侵蚀着游客的旅游体验感,影响了我国文旅产业的可持续发展。本文以田野调查法、文献研究法、案例研究法以及运用软件编程建模的手段为指导思想,基于NeRF的三维场景重建技术并利用AI的个性化定制设计的途径建立起了乡村文旅人工智能化平台来优化资源配置,提升游客体验,使乡村文旅数字化和数字经济发展得以并举并实现乡村文旅转型的过程与新时代经济、文化的有机融合。 展开更多
关键词 乡村文旅 人工智能 双定制 交互设计 NeRF
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神经辐射场(NeRF)技术在工程监理工作中的应用探索
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作者 陆远逸 《建设监理》 2025年第9期97-100,共4页
工程监理行业正面临数字化转型的关键阶段,亟需通过技术创新提升管理效能。神经辐射场(NeuraRadanceFeds,NeRF)技术凭借其高精度三维重建、多视角渲染及深度学习能力,为监理工作提供了全新的技术工具。系统梳理NeRF技术的核心特点,结合... 工程监理行业正面临数字化转型的关键阶段,亟需通过技术创新提升管理效能。神经辐射场(NeuraRadanceFeds,NeRF)技术凭借其高精度三维重建、多视角渲染及深度学习能力,为监理工作提供了全新的技术工具。系统梳理NeRF技术的核心特点,结合监理业务痛点,提出其在现场踏勘、质量缺陷检测、进度跟踪三大场景中的应用路径,并且通过实践案例验证其降本增效、质量管控及协同管理价值。同时,针对技术落地的局限性提出应对策略,为监理行业智能化升级提供参考。 展开更多
关键词 NeRF技术 三维重建 工程监理 点云模型
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NeRF技术在黄河保护治理中的应用研究
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作者 包家全 赵祎 《治黄科技信息》 2025年第4期16-17,共2页
NeRF,全称Neural Radiance Field,即神经辐射场。NeRF是一种使用神经网络来隐式表达3D场景的技术,代表了计算机视觉和图形学中的尖端技术,能够从2D图像创建详细的3D场景,是一种全连接的神经网络。1研究背景近年来,随着水利事业的快速发... NeRF,全称Neural Radiance Field,即神经辐射场。NeRF是一种使用神经网络来隐式表达3D场景的技术,代表了计算机视觉和图形学中的尖端技术,能够从2D图像创建详细的3D场景,是一种全连接的神经网络。1研究背景近年来,随着水利事业的快速发展和科技信息的高效推进,精准化管理成为必然趋势,黄河保护治理技术手段的要求也在不断提高。 展开更多
关键词 黄河保护 3D场景 NeRF技术 神经网络
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带深度信息监督的神经辐射场虚拟视点画面合成 被引量:5
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作者 刘晓楠 陈纯毅 +1 位作者 胡小娟 于海洋 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期2035-2045,共11页
目的 在神经辐射场虚拟视点画面合成过程中,因视图数量过少或视图颜色不一致产生离群稀疏深度值问题,提出利用深度估计网络的密集深度值监督神经辐射场虚拟视点画面合成的方法来解决此问题。方法 首先输入视图进行运动恢复结构获取稀疏... 目的 在神经辐射场虚拟视点画面合成过程中,因视图数量过少或视图颜色不一致产生离群稀疏深度值问题,提出利用深度估计网络的密集深度值监督神经辐射场虚拟视点画面合成的方法来解决此问题。方法 首先输入视图进行运动恢复结构获取稀疏深度值,其次将RGB视图输入New CRFs(neural window fully-connected CRFs for monocular depth estimation)深度估计网络得到预估深度值,计算预估深度值和稀疏深度值之间的标准差。最后,利用预估深度值和计算得到的标准差,对神经辐射场的训练进行监督。结果 实验在NeRF Real数据集上与其他算法进行了实验对比。在少量视图合成实验中,本文方法在图像质量和效果优于仅使用RGB监督的NeRF(neural radiance fields)方法和使用稀疏深度信息监督的方法,峰值信噪比较NeRF方法提高24%,较使用稀疏深度信息监督的方法提高19.8%;结构相似度比NeRF方法提高36%,比使用稀疏深度信息监督的方法提高16.6%。同时为了验证算法的数据效率,进行了相同的迭代次数达到的峰值信噪比的比较,相较于NeRF方法,数据效率也有明显提高。结论 实验结果表明,本文所提出的利用深度估计网络密集深度值监督神经辐射场虚拟视点画面合成的方法,解决了视图数量过少或者视图颜色不一致产生离群稀疏深度值问题。 展开更多
关键词 视点合成 神经辐射场(NeRF) 深度监督 深度估计 体渲染
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神经辐射场多视图合成技术综述 被引量:9
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作者 马汉声 祝玉华 +4 位作者 李智慧 阎磊 司艺艺 连一萌 张钰涵 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第4期21-38,共18页
如何从图像中渲染出较为真实的虚拟场景一直是计算机图形学与计算机视觉领域的研究目标之一。神经辐射场是一种基于深度神经网络的新兴方法,它通过学习场景中每个点的辐射场来实现较为真实的渲染效果。通过神经辐射场不仅可以生成逼真... 如何从图像中渲染出较为真实的虚拟场景一直是计算机图形学与计算机视觉领域的研究目标之一。神经辐射场是一种基于深度神经网络的新兴方法,它通过学习场景中每个点的辐射场来实现较为真实的渲染效果。通过神经辐射场不仅可以生成逼真的图像,而且可以生成具有真实感的三维场景,在虚拟现实、增强现实和计算机游戏等领域有着广泛的应用前景。然而,其基础模型存在训练效率低、泛化能力差、可解释性不足、易受光照和材质变化影响以及无法处理动态场景等问题,在某些情况下无法获得最佳的渲染结果。大量基于此研究的工作陆续展开,且在效率和精度等方面都取得了出色的成果。为了跟踪该领域最新研究成果,对近年来神经辐射场领域的关键算法进行回顾和综述。首先介绍了神经辐射场的产生背景及原理,对后续关键改进模型进行分类探讨。主要涵盖以下几个方面:对神经辐射场基本模型参数的优化,在渲染速度与推理能力方面的提升,对空间表达和光照能力的改善,针对静态场景相机位姿估计与稀疏视图合成方法的改进,以及在动态场景建模领域的发展。对各种模型的速度与性能进行分类对比与分析,并简要介绍了该领域主要模型评估指标与公开数据集。最后对神经辐射场未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 神经辐射场(NeRF) 视图合成 神经渲染 场景表达 深度学习 三维重建
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神经辐射场加速算法综述 被引量:10
17
作者 王稚儒 常远 +1 位作者 鲁鹏 潘成伟 《图学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-13,共13页
近年来,神经辐射场(NeRF)已成为计算机图形学和计算机视觉领域中一个重要的研究方向,因其高逼真的视觉合成效果,在真实感渲染、虚拟现实、人体建模、城市地图等领域得到了广泛的应用。NeRF利用神经网络从输入图片集中学习三维场景的隐... 近年来,神经辐射场(NeRF)已成为计算机图形学和计算机视觉领域中一个重要的研究方向,因其高逼真的视觉合成效果,在真实感渲染、虚拟现实、人体建模、城市地图等领域得到了广泛的应用。NeRF利用神经网络从输入图片集中学习三维场景的隐式表征,并合成高逼真的新视角图像。然而原始NeRF模型的训练和推理速度都很慢,难以在真实环境下部署与应用。针对NeRF的加速问题,研究者们从场景建模方法、光线采样策略等方面展开对NeRF进行提速的研究。该类工作大致可分为以下研究方向:烘焙模型、与离散表示方法结合、提高采样效率、利用哈希编码降低MLP网络复杂度、引入场景泛化性、引入深度监督信息和分解方法。通过介绍NeRF模型提出的背景,对上述思路的代表方法的优势与特点进行了讨论和分析,最后总结了NeRF相关工作在加速方面所取得的进展和对于未来的展望。 展开更多
关键词 神经辐射场 视点合成 神经渲染 NeRF加速 深度学习
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室内稀疏全景图的神经辐射场重建 被引量:2
18
作者 肖强 陈铭林 +1 位作者 张晔 黄小红 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期2596-2609,共14页
目的神经辐射场(NeRF)可以为数字人、交互游戏等虚拟现实应用提供沉浸式环境。然而,现有神经辐射场算法往往依赖大量位置的全景图进行大规模室内场景重建,在稀疏全景图条件下的重建效果不佳。为此,提出了一种用于室内稀疏全景图的神经... 目的神经辐射场(NeRF)可以为数字人、交互游戏等虚拟现实应用提供沉浸式环境。然而,现有神经辐射场算法往往依赖大量位置的全景图进行大规模室内场景重建,在稀疏全景图条件下的重建效果不佳。为此,提出了一种用于室内稀疏全景图的神经辐射场重建算法,以实现低开销、高质量的室内新视角合成。方法针对稀疏输入问题,本文首先设计了深度监督策略,以分配更多的采样点在物体表面,从而获取更精细的几何重建结构。然后,引入了未观测视角下的射线形变损失来增强射线约束,从而有效提升了稀疏输入下的室内场景重建质量。结果本文算法在多个室内全景数据集上与较新的神经辐射场重建算法进行了比较。在两幅Replica数据集全景图输入条件下,本文算法在峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)指标上比基准算法提升了6%。即使在单幅PNVS数据集全景图输入条件下,本文算法在PSNR指标上也比基准算法提升了11%。结论实验结果表明,本文提出的神经辐射场重建算法能够从稀疏室内全景图中重建高质量场景,实现高真实感的新视角合成。 展开更多
关键词 神经辐射场(NeRF)重建 稀疏输入 全景图 新视角合成 虚拟现实 数字人
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基于NeRF的树木数字化重建 被引量:1
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作者 顾冷曦 徐鹏飞 +1 位作者 张厚江 杨志慧 《苏州科技大学学报(工程技术版)》 CAS 2024年第1期69-80,共12页
我国有数量巨大的古树和城市大树,如何合理构建树木数字化模型,是评估树木抗风能力和安全性的重要前提。鉴于风向的多变性,需要基于该模型能够从任意角度获得树木树冠的各项数据。由于激光雷达价格高昂、专业性强,不便于大规模推广,采... 我国有数量巨大的古树和城市大树,如何合理构建树木数字化模型,是评估树木抗风能力和安全性的重要前提。鉴于风向的多变性,需要基于该模型能够从任意角度获得树木树冠的各项数据。由于激光雷达价格高昂、专业性强,不便于大规模推广,采用便宜、简便的手机拍摄树木图像。鉴于传统的图像三维重建技术不适合树木这样结构复杂、高反射率、多孔的物体,采用NeRF(神经辐射场)技术,利用体素进行模型体渲染,对树木进行三维数字化重建,为从任意角度获得树木图像和树冠参数打下基础。同时,采用NeRF的instant-ngp加速算法,分析研究了背景、光照条件、图像数量等因素对建模质量的影响。研究结果表明,基于NeRF的树木数字化重建方法能有效避免传统三维重建的空洞、变形等问题,是一种可行的树木三维数字化模型构建方法。 展开更多
关键词 树木 数字化模型 三维重建 NeRF(神经辐射场) instant-ngp加速算法
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神经辐射场加速技术综述 被引量:5
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作者 郑清芳 《中兴通讯技术》 2023年第2期79-86,共8页
神经辐射场(NeRF)技术可以从2D图像中学习场景的3D隐式模型,并合成出高清逼真新视角图像。该技术有着良好的应用前景,受到业界广泛关注。针对NeRF技术运算缓慢的问题,近两年业界研究者提出了各种加速技术。对现有加速技术进行了综述,分... 神经辐射场(NeRF)技术可以从2D图像中学习场景的3D隐式模型,并合成出高清逼真新视角图像。该技术有着良好的应用前景,受到业界广泛关注。针对NeRF技术运算缓慢的问题,近两年业界研究者提出了各种加速技术。对现有加速技术进行了综述,分类梳理并分析了速度提升背后的技术机理和工程技巧,同时讨论了未来加速技术演进的方向。本研究有助于激发更高效算法的产生,从而推进NeRF技术在视觉内容生成及其他领域的应用。 展开更多
关键词 NeRF 神经渲染 视点合成 体渲染
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