球形摄像机以整体方式捕获场景，并已用于房间布局估计。最近，随着适当数据集的可用性，从单个全向图像中的深度估计也取得了进展。尽管这两个任务是互补的，但很少有作品能够并行探索它们以提高室内几何感知，而那些这样做的人则依靠合成数据或使用过的小型数据集，因为很少有选项可供选择，包括两个布局。在真实场景中的注释和密集的深度图。这部分是由于需要对房间布局进行手动注释。在这项工作中，我们超越了此限制，并生成360几何视觉（360V）数据集，该数据集包括多种模式，多视图立体声数据并自动生成弱布局提示。我们还探索了两个任务之间的明确耦合，以将它们集成到经过单打的训练模型中。我们依靠基于深度的布局重建和基于布局的深度注意，这表明了两项任务的性能提高。通过使用单个360摄像机扫描房间，出现了便利和快速建筑规模3D扫描的机会。

现代计算机视觉已超越了互联网照片集的领域，并进入了物理世界，通过非结构化的环境引导配备摄像头的机器人和自动驾驶汽车。为了使这些体现的代理与现实世界对象相互作用，相机越来越多地用作深度传感器，重建了各种下游推理任务的环境。机器学习辅助的深度感知或深度估计会预测图像中每个像素的距离。尽管已经在深入估算中取得了令人印象深刻的进步，但仍然存在重大挑战：（1）地面真相深度标签很难大规模收集，（2）通常认为相机信息是已知的，但通常是不可靠的，并且（3）限制性摄像机假设很常见，即使在实践中使用了各种各样的相机类型和镜头。在本论文中，我们专注于放松这些假设，并描述将相机变成真正通用深度传感器的最终目标的贡献。

深度完成旨在预测从深度传感器（例如Lidars）中捕获的极稀疏图的密集像素深度。它在各种应用中起着至关重要的作用，例如自动驾驶，3D重建，增强现实和机器人导航。基于深度学习的解决方案已经证明了这项任务的最新成功。在本文中，我们首次提供了全面的文献综述，可帮助读者更好地掌握研究趋势并清楚地了解当前的进步。我们通过通过对现有方法进行分类的新型分类法提出建议，研究网络体系结构，损失功能，基准数据集和学习策略的设计方面的相关研究。此外，我们在包括室内和室外数据集（包括室内和室外数据集）上进行了三个广泛使用基准测试的模型性能进行定量比较。最后，我们讨论了先前作品的挑战，并为读者提供一些有关未来研究方向的见解。

传统上，本征成像或内在图像分解被描述为将图像分解为两层：反射率，材料的反射率;和一个阴影，由光和几何之间的相互作用产生。近年来，深入学习技术已广泛应用，以提高这些分离的准确性。在本调查中，我们概述了那些在知名内在图像数据集和文献中使用的相关度量的结果，讨论了预测所需的内在图像分解的适用性。虽然Lambertian的假设仍然是许多方法的基础，但我们表明，对图像形成过程更复杂的物理原理组件的潜力越来越意识到，这是光学准确的材料模型和几何形状，更完整的逆轻型运输估计。考虑使用的前瞻和模型以及驾驶分解过程的学习架构和方法，我们将这些方法分类为分解的类型。考虑到最近神经，逆和可微分的渲染技术的进步，我们还提供了关于未来研究方向的见解。

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...

在这项工作中，我们为UNET体系结构引入了一个受生物学启发的远程跳过连接，该连接依赖于混合图像的感知幻觉，是同时编码两个图像的图像。早期编码器特征与更深的解码器的融合允许UNET模型产生更细粒度的密集预测。尽管在细分任务中经过证明，但由于这些远程跳过连接还会导致纹理转移伪像，因此网络的好处对于密集的回归任务进行了下降加权。特别是为了深度估计，这损害了光滑度，并引入了假正边，这是由于深度地图的平滑性质而对任务有害的。拟议的Hybridskip连接显示在平衡边缘保存之间的权衡方面的性能得到了改善，以及损害光滑度的纹理转移伪像的最小化。这是通过分别在高频和低频，编码器和解码器特征之间提供的信息的适当和平衡的信息来实现的。

尽管在过去几年中取得了重大进展，但使用单眼图像进行深度估计仍然存在挑战。首先，训练度量深度预测模型的训练是不算气的，该预测模型可以很好地推广到主要由于训练数据有限的不同场景。因此，研究人员建立了大规模的相对深度数据集，这些数据集更容易收集。但是，由于使用相对深度数据训练引起的深度转移，现有的相对深度估计模型通常无法恢复准确的3D场景形状。我们在此处解决此问题，并尝试通过对大规模相对深度数据进行训练并估算深度转移来估计现场形状。为此，我们提出了一个两阶段的框架，该框架首先将深度预测到未知量表并从单眼图像转移，然后利用3D点云数据来预测深度​​移位和相机的焦距，使我们能够恢复恢复3D场景形状。由于两个模块是单独训练的，因此我们不需要严格配对的培训数据。此外，我们提出了图像级的归一化回归损失和基于正常的几何损失，以通过相对深度注释来改善训练。我们在九个看不见的数据集上测试我们的深度模型，并在零拍摄评估上实现最先进的性能。代码可用：https：//git.io/depth

作为许多自主驾驶和机器人活动的基本组成部分，如自我运动估计，障碍避免和场景理解，单眼深度估计（MDE）引起了计算机视觉和机器人社区的极大关注。在过去的几十年中，已经开发了大量方法。然而，据我们所知，对MDE没有全面调查。本文旨在通过审查1970年至2021年之间发布的197个相关条款来弥补这一差距。特别是，我们为涵盖各种方法的MDE提供了全面的调查，介绍了流行的绩效评估指标并汇总公开的数据集。我们还总结了一些代表方法的可用开源实现，并比较了他们的表演。此外，我们在一些重要的机器人任务中审查了MDE的应用。最后，我们通过展示一些有希望的未来研究方向来结束本文。预计本调查有助于读者浏览该研究领域。

间接飞行时间（I-TOF）成像是由于其小尺寸和价格合理的价格导致移动设备的深度估计方式。以前的作品主要专注于I-TOF成像的质量改进，特别是固化多路径干扰（MPI）的效果。这些调查通常在特定约束的场景中进行，在近距离，室内和小环境光下。令人惊讶的一点工作已经调查了现实生活场景的I-TOF质量改善，其中强烈的环境光线和远距离由于具有限制传感器功率和光散射而导致的诱导射击噪声和信号稀疏引起的困难。在这项工作中，我们提出了一种基于新的学习的端到端深度预测网络，其噪声原始I-TOF信号以及RGB图像基于涉及隐式和显式对齐的多步方法来解决它们的潜在表示。预测与RGB视点对齐的高质量远程深度图。与基线方法相比，我们在挑战真实世界场景中测试了挑战性质场景的方法，并在最终深度地图上显示了超过40％的RMSE改进。

现代光学卫星传感器使高分辨率立体声重建。但是在观察地球从空间推动立体声匹配时挑战成像条件。在实践中，由此产生的数字表面模型（DSM）相当嘈杂，并且通常不会达到3D城市建模等高分辨率应用所需的准确性。可以说，基于低电平图像相似性的立体声对应不足，并且应该互补关于超出基本局部平滑度的预期表面几何的先验知识。为此，我们介绍了Resptepth，这是一个卷积神经网络，其在示例数据之前学习如此表达几何。 Restepth在调节图像上的细化时改进初始原始的立体声DSM。即，它充当了一个智能，学习的后处理过滤器，可以无缝地补充任何立体声匹配管道。在一系列实验中，我们发现所提出的方法始终如一地改善了定量和定性的立体声DSM。我们表明，网络权重中的先前编码捕获了城市设计的有意义的几何特征，这也概括了不同地区，甚至从一个城市到另一个城市。此外，我们证明，通过对各种立体对的训练，RESPTH可以在成像条件和采集几何体中获得足够的不变性。

我们展示了MVLayoutNet，是来自多视图全景的整体三维重建端到端网络。我们的核心贡献是无缝地将学习的单目布局估计和多视图立体声（MV）结合起来，以便在3D和图像空间中准确地重建。我们共同列出布局模块以产生初始布局和新型MVS模块，以获得精确的布局几何形状。与标准MVSNET [33]不同，我们的MVS模块采用新建的布局成本卷，其在相同的深度层中聚合到相应的布局元件中的多视图成本。我们还提供了一种基于注意的方案，指导MVS模块专注于结构区域。这种设计考虑了本地像素级成本和全球整体信息，以便更好地重建。实验表明，我们的方法在2D-3D-S [1]和Zind [5]数据集中，在深度RMSE方面以21.7％和20.6％表示最先进的。最后，我们的方法导致连贯的布局几何，使整个场景的重建能够。

本文提出了一个开放而全面的框架，以系统地评估对自我监督单眼估计的最新贡献。这包括训练，骨干，建筑设计选择和损失功能。该领域的许多论文在建筑设计或损失配方中宣称新颖性。但是，简单地更新历史系统的骨干会导致25％的相对改善，从而使其胜过大多数现有系统。对该领域论文的系统评估并不直接。在以前的论文中比较类似于类似的需要，这意味着评估协议中的长期错误在现场无处不在。许多论文可能不仅针对特定数据集进行了优化，而且还针对数据和评估标准的错误。为了帮助该领域的未来研究，我们发布了模块化代码库，可以轻松评估针对校正的数据和评估标准的替代设计决策。我们重新实施，验证和重新评估16个最先进的贡献，并引入一个新的数据集（SYNS-Patches），其中包含各种自然和城市场景中的密集室外深度地图。这允许计算复杂区域（例如深度边界）的信息指标。

由于球形摄像机的兴起，单眼360深度估计成为许多应用（例如自主系统）的重要技术。因此，提出了针对单眼360深度估计的最新框架，例如Bifuse中的双预测融合。为了训练这样的框架，需要大量全景以及激光传感器捕获的相应深度地面真相，这极大地增加了数据收集成本。此外，由于这样的数据收集过程是耗时的，因此将这些方法扩展到不同场景的可扩展性成为一个挑战。为此，从360个视频中进行单眼深度估计网络的自我培训是减轻此问题的一种方法。但是，没有现有的框架将双投射融合融合到自我训练方案中，这极大地限制了自我监督的性能，因为Bi-Prodoction Fusion可以利用来自不同投影类型的信息。在本文中，我们建议Bifuse ++探索双投影融合和自我训练场景的组合。具体来说，我们提出了一个新的融合模块和对比度感知的光度损失，以提高Bifuse的性能并提高对现实世界视频的自我训练的稳定性。我们在基准数据集上进行了监督和自我监督的实验，并实现最先进的性能。

场景理解是一个活跃的研究区域。商业深度传感器（如Kinect）在过去几年中启用了几个RGB-D数据集的发布，它在3D场景理解中产生了新的方法。最近，在Apple的iPad和iPhone中推出LIDAR传感器，可以在他们通常使用的设备上访问高质量的RGB-D数据。这在对计算机视觉社区以及应用程序开发人员来说，这是一个全新的时代。现场理解的基本研究与机器学习的进步一起可以影响人们的日常经历。然而，将这些现场改变为现实世界经验的理解方法需要额外的创新和发展。在本文中，我们介绍了Arkitscenes。它不仅是具有现在广泛可用深度传感器的第一个RGB-D数据集，而且是我们最好的知识，它也是了解数据发布的最大的室内场景。除了来自移动设备的原始和处理的数据之外，Arkitscenes还包括使用固定激光扫描仪捕获的高分辨率深度图，以及手动标记为家具的大型分类的3D定向边界盒。我们进一步分析了两个下游任务数据的有用性：3D对象检测和色彩引导深度上采样。我们展示了我们的数据集可以帮助推动现有最先进的方法的边界，并引入了更好代表真实情景的新挑战。

这些年来，展示技术已经发展。开发实用的HDR捕获，处理和显示解决方案以将3D技术提升到一个新的水平至关重要。多曝光立体声图像序列的深度估计是开发成本效益3D HDR视频内容的重要任务。在本文中，我们开发了一种新颖的深度体系结构，以进行多曝光立体声深度估计。拟议的建筑有两个新颖的组成部分。首先，对传统立体声深度估计中使用的立体声匹配技术进行了修改。对于我们体系结构的立体深度估计部分，部署了单一到stereo转移学习方法。拟议的配方规避了成本量构造的要求，该要求由基于重新编码的单码编码器CNN取代，具有不同的重量以进行功能融合。基于有效网络的块用于学习差异。其次，我们使用强大的视差特征融合方法组合了从不同暴露水平上从立体声图像获得的差异图。使用针对不同质量度量计算的重量图合并在不同暴露下获得的差异图。获得的最终预测差异图更强大，并保留保留深度不连续性的最佳功能。提出的CNN具有使用标准动态范围立体声数据或具有多曝光低动态范围立体序列的训练的灵活性。在性能方面，所提出的模型超过了最新的单眼和立体声深度估计方法，无论是定量还是质量地，在具有挑战性的场景流以及暴露的Middlebury立体声数据集上。该体系结构在复杂的自然场景中表现出色，证明了其对不同3D HDR应用的有用性。

虚拟现实（VR）耳机提供了一种身临其境的立体视觉体验，但以阻止用户直接观察其物理环境的代价。传递技术旨在通过利用向外的摄像头来重建否则没有耳机的用户可以看到的图像来解决此限制。这本质上是一个实时视图综合挑战，因为传递摄像机不能与眼睛进行物理共同。现有的通行技术会遭受分散重建工件的注意力，这主要是由于缺乏准确的深度信息（尤其是对于近场和分离的物体），并且表现出有限的图像质量（例如，低分辨率和单色）。在本文中，我们提出了第一种学习的传递方法，并使用包含立体声对RGB摄像机的自定义VR耳机评估其性能。通过模拟和实验，我们证明了我们所学的传递方法与最先进的方法相比提供了卓越的图像质量，同时满足了实时的，透视透视的立体视图综合的严格VR要求，从而在广泛的视野上综合用于桌面连接的耳机。

While deep learning has recently achieved great success on multi-view stereo (MVS), limited training data makes the trained model hard to be generalized to unseen scenarios. Compared with other computer vision tasks, it is rather difficult to collect a large-scale MVS dataset as it requires expensive active scanners and labor-intensive process to obtain ground truth 3D structures. In this paper, we introduce BlendedMVS, a novel large-scale dataset, to provide sufficient training ground truth for learning-based MVS. To create the dataset, we apply a 3D reconstruction pipeline to recover high-quality textured meshes from images of well-selected scenes. Then, we render these mesh models to color images and depth maps. To introduce the ambient lighting information during training, the rendered color images are further blended with the input images to generate the training input. Our dataset contains over 17k high-resolution images covering a variety of scenes, including cities, architectures, sculptures and small objects. Extensive experiments demonstrate that BlendedMVS endows the trained model with significantly better generalization ability compared with other MVS datasets. The dataset and pretrained models are available at https: //github.com/YoYo000/BlendedMVS.

使用FASS-MVS，我们提出了一种具有表面感知半全局匹配的快速多视图立体声的方法，其允许从UAV捕获的单眼航空视频数据中快速深度和正常地图估计。反过来，由FASS-MVS估计的数据促进在线3D映射，这意味着在获取或接收到图像数据时立即和递增地生成场景的3D地图。 FASS-MVS由分层处理方案组成，其中深度和正常数据以及相应的置信度分数以粗略的方式估计，允许有效地处理由倾斜图像所固有的大型场景深度低无人机。实际深度估计采用用于致密多图像匹配的平面扫描算法，以产生深度假设，通过表面感知半全局优化来提取实际深度图，从而减少了SGM的正平行偏压。给定估计的深度图，然后通过将深度图映射到点云中并计算狭窄的本地邻域内的普通向量来计算像素 - 方面正常信息。在彻底的定量和消融研究中，我们表明，由FASS-MV计算的3D信息的精度接近离线多视图立体声的最先进方法，误差甚至没有一个幅度而不是科麦。然而，同时，FASS-MVS的平均运行时间估计单个深度和正常地图的距离小于ColMAP的14％，允许在1-中执行全高清图像的在线和增量处理2 Hz。

我们考虑了户外照明估算的挑战性问题，即影像逼真的虚拟对象将其插入照片中的目标。现有在室外照明估计的作品通常将场景照明简化为环境图，该图无法捕获室外场景中的空间变化的照明效果。在这项工作中，我们提出了一种神经方法，该方法可以从单个图像中估算5D HDR光场，以及一个可区分的对象插入公式，该公式可以通过基于图像的损失来端对端训练，从而鼓励现实主义。具体而言，我们设计了针对室外场景量身定制的混合照明表示，其中包含一个HDR Sky Dome，可处理太阳的极端强度，并具有体积的照明表示，该代表模拟了周围场景的空间变化外观。通过估计的照明，我们的阴影感知对象插入是完全可区分的，这使得对复合图像的对抗训练可以为照明预测提供其他监督信号。我们在实验上证明，混合照明表示比现有的室外照明估计方法更具性能。我们进一步显示了AR对象插入在自主驾驶应用程序中的好处，在对我们的增强数据进行培训时，我们可以在其中获得3D对象检测器的性能提高。

360 {\ DEG}相机可以在单次拍摄中捕获完整的环境，这使得在许多计算机视觉任务中制作360 {\ DEG}图像诱人。然而，单眼深度估计仍然是360 {\ DEG}数据的挑战，特别是对于2K（2048 $ \倍1024美元）的高分辨率，这对于新颖的综合和虚拟现实应用很重要。基于CNN的基于CNN的方法不支持由于GPU存储器有限而导致的这种高分辨率。在这项工作中，我们提出了一种灵活的框架，用于使用切线图像的高分辨率360 {\ DEG}图像的单眼深度估计框架。我们将360 {\ DEG}输入图像投影到一组切线，产生透视图，这适用于最新，最准确的最先进的透视单眼深度估计器。我们使用可变形的多尺度对准再次重新组合各个深度估计，然后通过梯度域混合来提高视差估计的一致性。结果是具有高细节水平的密集，高分辨率360 {\ DEG}深度图，也适用于现有方法不支持的户外场景。