我们扩展了神经3D表示，以允许直观和可解释的用户控制超出新颖视图渲染（即相机控制）。我们允许用户注释一个希望在训练图像中只用少量掩模注释来控制的场景的哪个部分。我们的主要思想是将属性视为给定场景编码的神经网络回归的潜在变量。这导致了几次拍摄的学习框架，当未提供注释时，框架会自动发现属性。我们将我们的方法应用于具有不同类型的可控属性的各种场景（例如，人类面上的表达式控制，或在无生命对象的移动中的状态控制）。总体而言，我们据我们所知，我们的知识展示了第一次新颖的视图和新颖的属性从单一视频重新渲染场景。
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体积神经渲染方法，例如神经辐射场（NERFS），已实现了光真实的新型视图合成。但是，以其标准形式，NERF不支持场景中的物体（例如人头）的编辑。在这项工作中，我们提出了Rignerf，该系统不仅仅是仅仅是新颖的视图综合，并且可以完全控制头姿势和从单个肖像视频中学到的面部表情。我们使用由3D可变形面模型（3DMM）引导的变形场对头姿势和面部表情的变化进行建模。 3DMM有效地充当了Rignerf的先验，该rignerf学会仅预测3DMM变形的残留物，并使我们能够在输入序列中呈现不存在的新颖（刚性）姿势和（非刚性）表达式。我们仅使用智能手机捕获的简短视频进行培训，我们证明了我们方法在自由视图合成肖像场景的有效性，并具有明确的头部姿势和表达控制。项目页面可以在此处找到：http：//shahrukhathar.github.io/2022/06/06/rignerf.html
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Neural radiance fields (NeRF) achieve highly photo-realistic novel-view synthesis, but it's a challenging problem to edit the scenes modeled by NeRF-based methods, especially for dynamic scenes. We propose editable neural radiance fields that enable end-users to easily edit dynamic scenes and even support topological changes. Input with an image sequence from a single camera, our network is trained fully automatically and models topologically varying dynamics using our picked-out surface key points. Then end-users can edit the scene by easily dragging the key points to desired new positions. To achieve this, we propose a scene analysis method to detect and initialize key points by considering the dynamics in the scene, and a weighted key points strategy to model topologically varying dynamics by joint key points and weights optimization. Our method supports intuitive multi-dimensional (up to 3D) editing and can generate novel scenes that are unseen in the input sequence. Experiments demonstrate that our method achieves high-quality editing on various dynamic scenes and outperforms the state-of-the-art. We will release our code and captured data.
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对于场景重建和新型视图综合的数量表示形式的普及最近，人们的普及使重点放在以高视觉质量和实时为实时的体积内容动画上。尽管基于学习功能的隐性变形方法可以产生令人印象深刻的结果，但它们是艺术家和内容创建者的“黑匣子”，但它们需要大量的培训数据才能有意义地概括，并且在培训数据之外不会产生现实的外推。在这项工作中，我们通过引入实时的音量变形方法来解决这些问题，该方法是实时的，易于使用现成的软件编辑，并且可以令人信服地推断出来。为了证明我们方法的多功能性，我们将其应用于两种情况：基于物理的对象变形和触发性，其中使用Blendshapes控制着头像。我们还进行了彻底的实验，表明我们的方法与两种体积方法相比，结合了基于网格变形的隐式变形和方法。
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Figure 1: Given a monocular portrait video sequence of a person, we reconstruct a dynamic neural radiance field representing a 4D facial avatar, which allows us to synthesize novel head poses as well as changes in facial expressions.
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我们向渲染和时间（4D）重建人类的渲染和时间（4D）重建的神经辐射场，通过稀疏的摄像机捕获或甚至来自单眼视频。我们的方法将思想与神经场景表示，新颖的综合合成和隐式统计几何人称的人类表示相结合，耦合使用新颖的损失功能。在先前使用符号距离功能表示的结构化隐式人体模型，而不是使用统一的占用率来学习具有统一占用的光域字段。这使我们能够从稀疏视图中稳健地融合信息，并概括超出在训练中观察到的姿势或视图。此外，我们应用几何限制以共同学习观察到的主题的结构 - 包括身体和衣服 - 并将辐射场正规化为几何合理的解决方案。在多个数据集上的广泛实验证明了我们方法的稳健性和准确性，其概括能力显着超出了一系列的姿势和视图，以及超出所观察到的形状的统计外推。
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Input: 3 views of held-out scene NeRF pixelNeRF Output: Rendered new views Input Novel views Input Novel views Input Novel views Figure 1: NeRF from one or few images. We present pixelNeRF, a learning framework that predicts a Neural Radiance Field (NeRF) representation from a single (top) or few posed images (bottom). PixelNeRF can be trained on a set of multi-view images, allowing it to generate plausible novel view synthesis from very few input images without test-time optimization (bottom left). In contrast, NeRF has no generalization capabilities and performs poorly when only three input views are available (bottom right).
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综合照片 - 现实图像和视频是计算机图形的核心，并且是几十年的研究焦点。传统上，使用渲染算法（如光栅化或射线跟踪）生成场景的合成图像，其将几何形状和材料属性的表示为输入。统称，这些输入定义了实际场景和呈现的内容，并且被称为场景表示（其中场景由一个或多个对象组成）。示例场景表示是具有附带纹理的三角形网格（例如，由艺术家创建），点云（例如，来自深度传感器），体积网格（例如，来自CT扫描）或隐式曲面函数（例如，截短的符号距离）字段）。使用可分辨率渲染损耗的观察结果的这种场景表示的重建被称为逆图形或反向渲染。神经渲染密切相关，并将思想与经典计算机图形和机器学习中的思想相结合，以创建用于合成来自真实观察图像的图像的算法。神经渲染是朝向合成照片现实图像和视频内容的目标的跨越。近年来，我们通过数百个出版物显示了这一领域的巨大进展，这些出版物显示了将被动组件注入渲染管道的不同方式。这种最先进的神经渲染进步的报告侧重于将经典渲染原则与学习的3D场景表示结合的方法，通常现在被称为神经场景表示。这些方法的一个关键优势在于它们是通过设计的3D-一致，使诸如新颖的视点合成捕获场景的应用。除了处理静态场景的方法外，我们还涵盖了用于建模非刚性变形对象的神经场景表示...
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给定一个单眼视频，在恢复静态环境时进行分割和解耦动态对象是机器智能中广泛研究的问题。现有的解决方案通常在图像域中解决此问题，从而限制其对环境的性能和理解。我们介绍了脱钩的动态神经辐射场（D $^2 $ nerf），这是一种自制的方法，采用单眼视频，并学习了一个3D场景表示，该表示将移动对象（包括它们的阴影）从静态背景中解脱出来。我们的方法通过两个单独的神经辐射场表示移动对象和静态背景，只有一个允许时间变化。这种方法的幼稚实现导致动态组件接管静态的成分，因为前者的表示本质上更一般并且容易过度拟合。为此，我们提出了一种新颖的损失，以促进现象的正确分离。我们进一步提出了一个阴影场网络，以检测和解除动态移动的阴影。我们介绍了一个新的数据集，其中包含各种动态对象和阴影，并证明我们的方法可以在解耦动态和静态3D对象，遮挡和阴影删除以及移动对象的图像分段中获得比最新方法更好的性能。
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我们提出了一些动态神经辐射场（FDNERF），这是第一种基于NERF的方法，能够根据少量动态图像重建和表达3D面的表达编辑。与需要密集图像作为输入的现有动态NERF不同，并且只能为单个身份建模，我们的方法可以使跨不同人的不同人进行面对重建。与设计用于建模静态场景的最先进的几杆NERF相比，提出的FDNERF接受视图的动态输入，并支持任意的面部表达编辑，即产生具有输入超出输入的新表达式的面孔。为了处理动态输入之间的不一致之处，我们引入了精心设计的条件特征翘曲（CFW）模块，以在2D特征空间中执行表达条件的翘曲，这也是身份自适应和3D约束。结果，不同表达式的特征被转换为目标的特征。然后，我们根据这些视图一致的特征构建一个辐射场，并使用体积渲染来合成建模面的新型视图。进行定量和定性评估的广泛实验表明，我们的方法在3D面重建和表达编辑任务上都优于现有的动态和几乎没有射击的NERF。我们的代码和模型将在接受后提供。
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隐式辐射功能作为重建和渲染3D场景的照片真实观点的强大场景表示形式出现。但是，这些表示的编辑性差。另一方面，诸如多边形网格之类的显式表示允许易于编辑，但不适合重建动态的人头中的准确细节，例如精细的面部特征，头发，牙齿，牙齿和眼睛。在这项工作中，我们提出了神经参数化（NEP），这是一种混合表示，提供了隐式和显式方法的优势。 NEP能够进行照片真实的渲染，同时允许对场景的几何形状和外观进行细粒度编辑。我们首先通过将3D几何形状参数化为2D纹理空间来解开几何形状和外观。我们通过引入显式线性变形层来启用几何编辑性。变形由一组稀疏的密钥点控制，可以明确和直观地移位以编辑几何形状。对于外观，我们开发了一个混合2D纹理，该纹理由明确的纹理图组成，以易于编辑和隐式视图以及时间相关的残差，以建模时间和视图变化。我们将我们的方法与几个重建和编辑基线进行比较。结果表明，NEP在保持高编辑性的同时达到了几乎相同的渲染精度。
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我们提出了神经演员（NA），一种用于从任意观点和任意可控姿势的高质量合成人类的新方法。我们的方法是基于最近的神经场景表示和渲染工作，从而从仅从2D图像中学习几何形状和外观的表示。虽然现有的作品令人兴奋地呈现静态场景和动态场景的播放，具有神经隐含方法的照片 - 现实重建和人类的渲染，特别是在用户控制的新颖姿势下，仍然很困难。为了解决这个问题，我们利用一个粗体模型作为将周围的3D空间的代理放入一个规范姿势。神经辐射场从多视图视频输入中了解在规范空间中的姿势依赖几何变形和姿势和视图相关的外观效果。为了综合高保真动态几何和外观的新颖视图，我们利用身体模型上定义的2D纹理地图作为预测残余变形和动态外观的潜变量。实验表明，我们的方法能够比播放的最先进，以及新的姿势合成来实现更好的质量，并且甚至可以概括到新的姿势与训练姿势不同的姿势。此外，我们的方法还支持对合成结果的体形控制。
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对人类的逼真渲染和安息对于实现增强现实体验至关重要。我们提出了一个新颖的框架，以重建人类和场景，可以用新颖的人类姿势和景色从一个单一的野外视频中呈现。给定一个由移动摄像机捕获的视频，我们训练了两个NERF模型：人类NERF模型和一个场景NERF模型。为了训练这些模型，我们依靠现有方法来估计人类和场景的粗糙几何形状。这些粗糙的几何估计值使我们能够创建一个从观察空间到独立姿势独立的空间的翘曲场10秒的视频剪辑，并以新颖的观点以及背景提供新颖的姿势，提供人类的高质量效果。
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本文解决了从多视频视频中重建动画人类模型的挑战。最近的一些作品提出，将一个非刚性变形的场景分解为规范的神经辐射场和一组变形场，它们映射观察空间指向规范空间，从而使它们能够从图像中学习动态场景。但是，它们代表变形场作为转换矢量场或SE（3）字段，这使得优化高度不受限制。此外，这些表示无法通过输入动议明确控制。取而代之的是，我们基于线性混合剥皮算法引入了一个姿势驱动的变形场，该算法结合了混合重量场和3D人类骨架，以产生观察到的对应对应。由于3D人类骨骼更容易观察到，因此它们可以正规化变形场的学习。此外，可以通过输入骨骼运动来控制姿势驱动的变形场，以生成新的变形字段来动画规范人类模型。实验表明，我们的方法显着优于最近的人类建模方法。该代码可在https://zju3dv.github.io/animatable_nerf/上获得。
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We present a learning-based method for synthesizing novel views of complex scenes using only unstructured collections of in-the-wild photographs. We build on Neural Radiance Fields (NeRF), which uses the weights of a multilayer perceptron to model the density and color of a scene as a function of 3D coordinates. While NeRF works well on images of static subjects captured under controlled settings, it is incapable of modeling many ubiquitous, real-world phenomena in uncontrolled images, such as variable illumination or transient occluders. We introduce a series of extensions to NeRF to address these issues, thereby enabling accurate reconstructions from unstructured image collections taken from the internet. We apply our system, dubbed NeRF-W, to internet photo collections of famous landmarks, and demonstrate temporally consistent novel view renderings that are significantly closer to photorealism than the prior state of the art.
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计算机愿景中的经典问题是推断从几个可用于以交互式速率渲染新颖视图的图像的3D场景表示。以前的工作侧重于重建预定定义的3D表示，例如，纹理网格或隐式表示，例如隐式表示。辐射字段，并且通常需要输入图像，具有精确的相机姿势和每个新颖场景的长处理时间。在这项工作中，我们提出了场景表示变换器（SRT），一种方法，该方法处理新的区域的构成或未铺设的RGB图像，Infers Infers“设置 - 潜在场景表示”，并合成新颖的视图，全部在一个前馈中经过。为了计算场景表示，我们提出了视觉变压器的概括到图像组，实现全局信息集成，从而实现3D推理。一个有效的解码器变压器通过参加场景表示来参加光场以呈现新颖的视图。通过最大限度地减少新型视图重建错误，学习是通过最终到底的。我们表明，此方法在PSNR和Synthetic DataSets上的速度方面优于最近的基线，包括为纸张创建的新数据集。此外，我们展示了使用街景图像支持现实世界户外环境的交互式可视化和语义分割。
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我们探索了基于神经光场表示的几种新颖观点合成的新策略。给定目标摄像头姿势，隐式神经网络将每个射线映射到其目标像素的颜色。该网络的条件是根据来自显式3D特征量的粗量渲染产生的本地射线特征。该卷是由使用3D Convnet的输入图像构建的。我们的方法在基于最先进的神经辐射场竞争方面，在合成和真实MVS数据上实现了竞争性能，同时提供了100倍的渲染速度。
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Neural Radiance Field (NeRF), a new novel view synthesis with implicit scene representation has taken the field of Computer Vision by storm. As a novel view synthesis and 3D reconstruction method, NeRF models find applications in robotics, urban mapping, autonomous navigation, virtual reality/augmented reality, and more. Since the original paper by Mildenhall et al., more than 250 preprints were published, with more than 100 eventually being accepted in tier one Computer Vision Conferences. Given NeRF popularity and the current interest in this research area, we believe it necessary to compile a comprehensive survey of NeRF papers from the past two years, which we organized into both architecture, and application based taxonomies. We also provide an introduction to the theory of NeRF based novel view synthesis, and a benchmark comparison of the performance and speed of key NeRF models. By creating this survey, we hope to introduce new researchers to NeRF, provide a helpful reference for influential works in this field, as well as motivate future research directions with our discussion section.
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我们提出了一种新的方法来获取来自在线图像集合的对象表示，从具有不同摄像机，照明和背景的照片捕获任意物体的高质量几何形状和材料属性。这使得各种以各种对象渲染应用诸如新颖的综合，致密和协调的背景组合物，从疯狂的内部输入。使用多级方法延伸神经辐射场，首先推断表面几何形状并优化粗估计的初始相机参数，同时利用粗糙的前景对象掩模来提高训练效率和几何质量。我们还介绍了一种强大的正常估计技术，其消除了几何噪声的效果，同时保持了重要细节。最后，我们提取表面材料特性和环境照明，以球形谐波表示，具有处理瞬态元素的延伸部，例如，锋利的阴影。这些组件的结合导致高度模块化和有效的对象采集框架。广泛的评估和比较证明了我们在捕获高质量的几何形状和外观特性方面的方法，可用于渲染应用。
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获取3D对象表示对于创建照片现实的模拟器和为AR/VR应用程序收集资产很重要。神经领域已经显示出其在学习2D图像的场景的连续体积表示方面的有效性，但是从这些模型中获取对象表示，并以较弱的监督仍然是一个开放的挑战。在本文中，我们介绍了Laterf，一种从给定的2D图像和已知相机姿势的2D图像中提取感兴趣对象的方法，对象的自然语言描述以及少数对象和非对象标签 - 输入图像中的对象点。为了忠实地从场景中提取对象，后来在每个3D点上都以其他“对象”概率扩展NERF公式。此外，我们利用预先训练的剪辑模型与我们可区分的对象渲染器相结合的丰富潜在空间来注入对象的封闭部分。我们在合成数据集和真实数据集上展示了高保真对象提取，并通过广泛的消融研究证明我们的设计选择是合理的。
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