Binary Opacity Grids:从多视角图像重建三角网格,生成高质量的视图合成

来自的谷歌的研究人员推出名为“Binary Opacity Grids”的新方法,它用于从多视角图像重建三角网格,并能够捕捉到精细的几何细节,如叶子、树枝和草地等。这种方法在保持低计算成本的同时,能够生成高质量的视图合成,甚至可以在智能手机上实时渲染。

主要功能:

  • 从多视角图像中重建精细的三维模型。
  • 生成的模型可以在移动设备上实时渲染,同时保持高质量的视图合成效果。

主要特点:

  1. 二进制不透明度网格:使用离散的不透明度网格代替连续的密度场,允许不透明度值在表面处从零到一不连续地过渡。
  2. 抗锯齿处理:通过为每个像素投射多条光线,模型能够精确地再现抗锯齿的遮挡边界,而不需要使用半透明的体素。
  3. 二进制熵最小化:通过最小化不透明度值的二进制熵,鼓励在训练结束时将不透明度值二值化,从而便于提取表面几何。
  4. 基于融合的网格生成策略:在训练后,将恢复的二进制不透明度网格转换为三角网格,并通过简化和外观模型拟合来优化网格。

工作原理:

  • 训练阶段:使用一个3D收缩函数表示场景,并通过MLP(多层感知器)预测网格值。为了处理高分辨率网格,采用从粗到细的策略,并在训练过程中使用预训练的提案MLP来指导网格的采样。
  • 渲染阶段:通过从相机原点投射光线,与网格中的体素相交,计算每个像素的最终值。使用前到后的alpha合成方法来渲染像素。
  • 网格转换:训练完成后,将二进制不透明度网格转换为三角网格。通过体积融合、简化和可见性剔除来减少网格的复杂性,同时保留细节。
  • 外观模型:为网格配备一个轻量级的视图依赖外观模型,适合实时查看应用。使用三平面和低分辨率体素网格的组合来表示网格的外观。

具体应用场景:

  • 实时渲染:该方法可以在智能手机等移动设备上实时渲染高质量的三维场景,适用于游戏、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)应用。
  • 三维建模:用于从多视角图像中重建精细的三维模型,适用于电影制作、建筑可视化和文化遗产保护等领域。
  • 计算机图形学:在需要高质量视图合成的应用中,如电影特效、动画制作和交互式设计,提供更精细的几何细节和更高效的渲染方法。
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