1. 介绍

隐式辐射场(Implicit Radiance Field):隐式辐射场能够表示场景中光线的分布,而无需明确定义场景的几何结构。NeRF 中,会使用一个或多个机器学习模型,将一组空间坐标和观察方向映射到特定的颜色和体积密度上:
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c是颜色参数,$\sigma$是体积密度参数

显式辐射场(Explicit Radiance Field):显式辐射场直接表示了光在离散空间结构中的分布。与隐式辐射场类似,显式辐射场也可以这样表示:
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3D 高斯:两种方法的结合优势,以可学习的 3D 高斯函数为数据结构的基础元素;同时,3D 高斯分割直接为每个高斯函数编码不透明度。

体积渲染(Volumetric rendering):体积渲染的目的是将 3D 体积模型转换为图像,这一过程是通过沿相机光线传递辐射信息来实现的。
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其中,r(t)表示体积密度,c(r(t),d)表示该点颜色,T(t)表示透射率。光线追踪方法通过系统地沿着光线进行“步进”,并在离散的间隔处采样场景的属性,从而近似计算体积渲染积分。

基于点的渲染(Point-based rendering):3D GS 采用 3D 高斯点作为基本渲染单元,这些点具有明确的属性特征(如颜色和不透明度),而不是隐式的神经特征。

2.原理

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(a) splatting步骤将 3D 高斯分布投影到图像空间。(b) 3D 高斯滤波将图像分割成多个不重叠的块,即tiles。(c) 3D 高斯滤波会复制这些覆盖多个tiles的高斯分布,并为每个副本分配一个标识符,即tile ID。(d) 通过渲染这些排序后的高斯分布,我们可以获得每个瓦片内的所有像素。需要注意的是,像素和瓦片的处理流程是独立的,可以并行进行。