本文提出了一个逐步连接的光场网络（Prolif），以构成复杂的前向场景的新观点。扩散编码一个4D光场，该场允许在一个训练步骤中渲染大量射线，以实现图像或贴片级损失。直接从图像中学习神经光场很难呈现多视图一致的图像，因为它对基础3D几何形状的不了解。为了解决这个问题，我们提出了一种渐进培训计划和正则化损失，以推断训练过程中的基础几何形状，这两者都会实现多视图一致性，从而极大地提高了渲染质量。实验表明，与香草神经光场相比，我们的方法能够实现明显更好的渲染质量，并且与挑战性的LLFF数据集和闪亮对象数据集的类似NERF的渲染方法相当。此外，我们证明了与LPIP的损失更好的兼容性，以实现与不同的光条件和剪辑损失的稳健性，以控制场景的渲染方式。项目页面：https：//totoro97.github.io/projects/prolif。

在本文中，我们为复杂场景进行了高效且强大的深度学习解决方案。在我们的方法中，3D场景表示为光场，即，一组光线，每组在到达图像平面时具有相应的颜色。对于高效的新颖视图渲染，我们采用了光场的双面参数化，其中每个光线的特征在于4D参数。然后，我们将光场配向作为4D函数，即将4D坐标映射到相应的颜色值。我们训练一个深度完全连接的网络以优化这种隐式功能并记住3D场景。然后，特定于场景的模型用于综合新颖视图。与以前需要密集的视野的方法不同，需要密集的视野采样来可靠地呈现新颖的视图，我们的方法可以通过采样光线来呈现新颖的视图并直接从网络查询每种光线的颜色，从而使高质量的灯场呈现稀疏集合训练图像。网络可以可选地预测每光深度，从而使诸如自动重新焦点的应用。我们的小说视图合成结果与最先进的综合结果相当，甚至在一些具有折射和反射的具有挑战性的场景中优越。我们在保持交互式帧速率和小的内存占地面积的同时实现这一点。

新型视图综合的古典光场渲染可以准确地再现视图依赖性效果，例如反射，折射和半透明，但需要一个致密的视图采样的场景。基于几何重建的方法只需要稀疏的视图，但不能准确地模拟非兰伯语的效果。我们介绍了一个模型，它结合了强度并减轻了这两个方向的局限性。通过在光场的四维表示上操作，我们的模型学会准确表示依赖视图效果。通过在训练和推理期间强制执行几何约束，从稀疏的视图集中毫无屏蔽地学习场景几何。具体地，我们介绍了一种基于两级变压器的模型，首先沿着ePipoll线汇总特征，然后沿参考视图聚合特征以产生目标射线的颜色。我们的模型在多个前进和360 {\ DEG}数据集中优于最先进的，具有较大的差别依赖变化的场景更大的边缘。

神经辐射场（NERFS）产生最先进的视图合成结果。然而，它们慢渲染，需要每像素数百个网络评估，以近似卷渲染积分。将nerfs烘烤到明确的数据结构中实现了有效的渲染，但导致内存占地面积的大幅增加，并且在许多情况下，质量降低。在本文中，我们提出了一种新的神经光场表示，相反，相反，紧凑，直接预测沿线的集成光线。我们的方法支持使用每个像素的单个网络评估，用于小基线光场数据集，也可以应用于每个像素的几个评估的较大基线。在我们的方法的核心，是一个光线空间嵌入网络，将4D射线空间歧管映射到中间可间可动子的潜在空间中。我们的方法在诸如斯坦福光场数据集等密集的前置数据集中实现了最先进的质量。此外，对于带有稀疏输入的面对面的场景，我们可以在质量方面实现对基于NERF的方法具有竞争力的结果，同时提供更好的速度/质量/内存权衡，网络评估较少。

Photo-realistic free-viewpoint rendering of real-world scenes using classical computer graphics techniques is challenging, because it requires the difficult step of capturing detailed appearance and geometry models. Recent studies have demonstrated promising results by learning scene representations that implicitly encode both geometry and appearance without 3D supervision. However, existing approaches in practice often show blurry renderings caused by the limited network capacity or the difficulty in finding accurate intersections of camera rays with the scene geometry. Synthesizing high-resolution imagery from these representations often requires time-consuming optical ray marching. In this work, we introduce Neural Sparse Voxel Fields (NSVF), a new neural scene representation for fast and high-quality free-viewpoint rendering. NSVF defines a set of voxel-bounded implicit fields organized in a sparse voxel octree to model local properties in each cell. We progressively learn the underlying voxel structures with a diffentiable ray-marching operation from only a set of posed RGB images. With the sparse voxel octree structure, rendering novel views can be accelerated by skipping the voxels containing no relevant scene content. Our method is typically over 10 times faster than the state-of-the-art (namely, NeRF (Mildenhall et al., 2020)) at inference time while achieving higher quality results. Furthermore, by utilizing an explicit sparse voxel representation, our method can easily be applied to scene editing and scene composition. We also demonstrate several challenging tasks, including multi-scene learning, free-viewpoint rendering of a moving human, and large-scale scene rendering. Code and data are available at our website: https://github.com/facebookresearch/NSVF.

由于其简单性和最先进的性能，神经辐射场（NERF）被出现为新型视图综合任务的强大表示。虽然NERF可以在许多输入视图可用时产生看不见的观点的光静观渲染，但是当该数量减少时，其性能显着下降。我们观察到，稀疏输入方案中的大多数伪像是由估计场景几何中的错误引起的，并且在训练开始时通过不同的行为引起。我们通过规范从未观察的视点呈现的修补程序的几何和外观来解决这一点，并在训练期间退火光线采样空间。我们还使用规范化的流模型来规范未观察的视点的颜色。我们的车型不仅优于优化单个场景的其他方法，而是在许多情况下，还有条件模型，这些模型在大型多视图数据集上广泛预先培训。

本文旨在减少透明辐射场的渲染时间。一些最近的作品用图像编码器配备了神经辐射字段，能够跨越场景概括，这避免了每场景优化。但是，它们的渲染过程通常很慢。主要因素是，在推断辐射场时，它们在空间中的大量点。在本文中，我们介绍了一个混合场景表示，它结合了最佳的隐式辐射场和显式深度映射，以便有效渲染。具体地，我们首先构建级联成本量，以有效地预测场景的粗糙几何形状。粗糙几何允许我们在场景表面附近的几个点来样，并显着提高渲染速度。该过程是完全可疑的，使我们能够仅从RGB图像共同学习深度预测和辐射现场网络。实验表明，该方法在DTU，真正的前瞻性和NERF合成数据集上展示了最先进的性能，而不是比以前的最可推广的辐射现场方法快至少50倍。我们还展示了我们的方法实时综合动态人类执行者的自由观点视频。代码将在https://zju3dv.github.io/enerf/处提供。

我们提出了可推广的NERF变压器（GNT），这是一种纯粹的，统一的基于变压器的体系结构，可以从源视图中有效地重建神经辐射场（NERF）。与NERF上的先前作品不同，通过颠倒手工渲染方程来优化人均隐式表示，GNT通过封装两个基于变压器的阶段来实现可概括的神经场景表示和渲染。 GNT的第一阶段，称为View Transformer，利用多视图几何形状作为基于注意力的场景表示的电感偏差，并通过在相邻视图上从异性线中汇总信息来预测与坐标对齐的特征。 GNT的第二阶段，名为Ray Transformer，通过Ray Marching呈现新视图，并使用注意机制直接解码采样点特征的序列。我们的实验表明，当在单个场景上进行优化时，GNT可以在不明确渲染公式的情况下成功重建NERF，甚至由于可学习的射线渲染器，在复杂的场景上甚至将PSNR提高了〜1.3db。当在各种场景中接受培训时，GNT转移到前面的LLFF数据集（LPIPS〜20％，SSIM〜25％$）和合成搅拌器数据集（LPIPS〜20％，SSIM 〜25％$）时，GNN会始终达到最先进的性能4％）。此外，我们表明可以从学习的注意图中推断出深度和遮挡，这意味着纯粹的注意机制能够学习一个物理地面渲染过程。所有这些结果使我们更接近将变形金刚作为“通用建模工具”甚至用于图形的诱人希望。请参阅我们的项目页面以获取视频结果：https：//vita-group.github.io/gnt/。

神经辐射场（NERF）在代表3D场景和合成新颖视图中示出了很大的潜力，但是在推理阶段的NERF的计算开销仍然很重。为了减轻负担，我们进入了NERF的粗细分，分层采样过程，并指出粗阶段可以被我们命名神经样本场的轻量级模块代替。所提出的示例场地图光线进入样本分布，可以将其转换为点坐标并进料到radiance字段以进行体积渲染。整体框架被命名为Neusample。我们在现实合成360 $ ^ {\ circ} $和真正的前瞻性，两个流行的3D场景集上进行实验，并表明Neusample在享受更快推理速度时比NERF实现更好的渲染质量。Neusample进一步压缩，以提出的样品场提取方法朝向质量和速度之间的更好的权衡。

我们提出了HRF-NET，这是一种基于整体辐射场的新型视图合成方法，该方法使用一组稀疏输入来呈现新视图。最近的概括视图合成方法还利用了光辉场，但渲染速度不是实时的。现有的方法可以有效地训练和呈现新颖的观点，但它们无法概括地看不到场景。我们的方法解决了用于概括视图合成的实时渲染问题，并由两个主要阶段组成：整体辐射场预测指标和基于卷积的神经渲染器。该架构不仅基于隐式神经场的一致场景几何形状，而且还可以使用单个GPU有效地呈现新视图。我们首先在DTU数据集的多个3D场景上训练HRF-NET，并且网络只能仅使用光度损耗就看不见的真实和合成数据产生合理的新视图。此外，我们的方法可以利用单个场景的密集参考图像集来产生准确的新颖视图，而无需依赖其他明确表示，并且仍然保持了预训练模型的高速渲染。实验结果表明，HRF-NET优于各种合成和真实数据集的最先进的神经渲染方法。

最近，神经辐射场（NERF）正在彻底改变新型视图合成（NVS）的卓越性能。但是，NERF及其变体通常需要进行冗长的每场训练程序，其中将多层感知器（MLP）拟合到捕获的图像中。为了解决挑战，已经提出了体素网格表示，以显着加快训练的速度。但是，这些现有方法只能处理静态场景。如何开发有效，准确的动态视图合成方法仍然是一个开放的问题。将静态场景的方法扩展到动态场景并不简单，因为场景几何形状和外观随时间变化。在本文中，基于素素网格优化的最新进展，我们提出了一种快速变形的辐射场方法来处理动态场景。我们的方法由两个模块组成。第一个模块采用变形网格来存储3D动态功能，以及使用插值功能将观测空间中的3D点映射到规范空间的变形的轻巧MLP。第二个模块包含密度和颜色网格，以建模场景的几何形状和密度。明确对阻塞进行了建模，以进一步提高渲染质量。实验结果表明，我们的方法仅使用20分钟的训练就可以实现与D-NERF相当的性能，该训练比D-NERF快70倍以上，这清楚地证明了我们提出的方法的效率。

We present a method that synthesizes novel views of complex scenes by interpolating a sparse set of nearby views. The core of our method is a network architecture that includes a multilayer perceptron and a ray transformer that estimates radiance and volume density at continuous 5D locations (3D spatial locations and 2D viewing directions), drawing appearance information on the fly from multiple source views. By drawing on source views at render time, our method hearkens back to classic work on image-based rendering (IBR), and allows us to render high-resolution imagery. Unlike neural scene representation work that optimizes per-scene functions for rendering, we learn a generic view interpolation function that generalizes to novel scenes. We render images using classic volume rendering, which is fully differentiable and allows us to train using only multiview posed images as supervision. Experiments show that our method outperforms recent novel view synthesis methods that also seek to generalize to novel scenes. Further, if fine-tuned on each scene, our method is competitive with state-of-the-art single-scene neural rendering methods. 1

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。

We present a method that achieves state-of-the-art results for synthesizing novel views of complex scenes by optimizing an underlying continuous volumetric scene function using a sparse set of input views. Our algorithm represents a scene using a fully-connected (nonconvolutional) deep network, whose input is a single continuous 5D coordinate (spatial location (x, y, z) and viewing direction (θ, φ)) and whose output is the volume density and view-dependent emitted radiance at that spatial location. We synthesize views by querying 5D coordinates along camera rays and use classic volume rendering techniques to project the output colors and densities into an image. Because volume rendering is naturally differentiable, the only input required to optimize our representation is a set of images with known camera poses. We describe how to effectively optimize neural radiance fields to render photorealistic novel views of scenes with complicated geometry and appearance, and demonstrate results that outperform prior work on neural rendering and view synthesis. View synthesis results are best viewed as videos, so we urge readers to view our supplementary video for convincing comparisons.

尽管神经辐射场（NERF）迅速发展，但稠密的必要性在很大程度上禁止其更广泛的应用。尽管最近的一些作品试图解决这个问题，但它们要么以稀疏的视图（仍然是其中的一些）操作，要么在简单的对象/场景上运行。在这项工作中，我们考虑了一项更雄心勃勃的任务：通过“只看一次”，即仅使用单个视图来训练神经辐射场，而是在现实的复杂视觉场景上。为了实现这一目标，我们提出了一个视图NERF（SINNERF）框架，该框架由精心设计的语义和几何正规化组成。具体而言，Sinnerf构建了一个半监督的学习过程，我们在其中介绍并传播几何标签和语义伪标签，以指导渐进式训练过程。广泛的实验是在复杂的场景基准上进行的，包括NERF合成数据集，本地光场融合数据集和DTU数据集。我们表明，即使在多视图数据集上进行预训练，Sinnerf也可以产生照片现实的新型视图合成结果。在单个图像设置下，Sinnerf在所有情况下都显着胜过当前最新的NERF基线。项目页面：https：//vita-group.github.io/sinnerf/

Neural Radiance Field (NeRF) has revolutionized free viewpoint rendering tasks and achieved impressive results. However, the efficiency and accuracy problems hinder its wide applications. To address these issues, we propose Geometry-Aware Generalized Neural Radiance Field (GARF) with a geometry-aware dynamic sampling (GADS) strategy to perform real-time novel view rendering and unsupervised depth estimation on unseen scenes without per-scene optimization. Distinct from most existing generalized NeRFs, our framework infers the unseen scenes on both pixel-scale and geometry-scale with only a few input images. More specifically, our method learns common attributes of novel-view synthesis by an encoder-decoder structure and a point-level learnable multi-view feature fusion module which helps avoid occlusion. To preserve scene characteristics in the generalized model, we introduce an unsupervised depth estimation module to derive the coarse geometry, narrow down the ray sampling interval to proximity space of the estimated surface and sample in expectation maximum position, constituting Geometry-Aware Dynamic Sampling strategy (GADS). Moreover, we introduce a Multi-level Semantic Consistency loss (MSC) to assist more informative representation learning. Extensive experiments on indoor and outdoor datasets show that comparing with state-of-the-art generalized NeRF methods, GARF reduces samples by more than 25\%, while improving rendering quality and 3D geometry estimation.

我们介绍了一种新的神经表面重建方法，称为Neus，用于重建具有高保真的对象和场景，从2D图像输入。现有的神经表面重建方法，例如DVR和IDR，需要前景掩模作为监控，容易被捕获在局部最小值中，因此与具有严重自动遮挡或薄结构的物体的重建斗争。同时，新型观测合成的最近神经方法，例如Nerf及其变体，使用体积渲染来产生具有优化的稳健性的神经场景表示，即使对于高度复杂的物体。然而，从该学习的内隐式表示提取高质量表面是困难的，因为表示表示没有足够的表面约束。在Neus中，我们建议将表面代表为符号距离功能（SDF）的零级集，并开发一种新的卷渲染方法来训练神经SDF表示。我们观察到传统的体积渲染方法导致表面重建的固有的几何误差（即偏置），因此提出了一种新的制剂，其在第一阶的第一阶偏差中没有偏置，因此即使没有掩码监督，也导致更准确的表面重建。 DTU数据集的实验和BlendedMVS数据集显示，Neus在高质量的表面重建中优于最先进的，特别是对于具有复杂结构和自动闭塞的物体和场景。

我们呈现Geonerf，一种基于神经辐射场的完全光电素质性新颖性研究综合方法。我们的方法由两个主要阶段组成：几何推理和渲染器。为了渲染新颖的视图，几何件推理首先为每个附近的源视图构造级联成本卷。然后，使用基于变压器的注意力机制和级联成本卷，渲染器Infers的几何和外观，并通过经典音量渲染技术呈现细节的图像。特别是该架构允许复杂的遮挡推理，从一致的源视图中收集信息。此外，我们的方法可以在单个场景中轻松进行微调，通过每场比较优化的神经渲染方法呈现竞争结果，其数量是计算成本。实验表明，Geonerf优于各种合成和实时数据集的最先进的最新神经渲染模型。最后，随着对几何推理的略微修改，我们还提出了一种适应RGBD图像的替代模型。由于深度传感器，该模型通常直接利用经常使用的深度信息。实施代码将公开可用。

We introduce a method to render Neural Radiance Fields (NeRFs) in real time using PlenOctrees, an octree-based 3D representation which supports view-dependent effects. Our method can render 800×800 images at more than 150 FPS, which is over 3000 times faster than conventional NeRFs. We do so without sacrificing quality while preserving the ability of NeRFs to perform free-viewpoint rendering of scenes with arbitrary geometry and view-dependent effects. Real-time performance is achieved by pre-tabulating the NeRF into a PlenOctree. In order to preserve viewdependent effects such as specularities, we factorize the appearance via closed-form spherical basis functions. Specifically, we show that it is possible to train NeRFs to predict a spherical harmonic representation of radiance, removing the viewing direction as an input to the neural network. Furthermore, we show that PlenOctrees can be directly optimized to further minimize the reconstruction loss, which leads to equal or better quality compared to competing methods. Moreover, this octree optimization step can be used to reduce the training time, as we no longer need to wait for the NeRF training to converge fully. Our real-time neural rendering approach may potentially enable new applications such as 6-DOF industrial and product visualizations, as well as next generation AR/VR systems. PlenOctrees are amenable to in-browser rendering as well; please visit the project page for the interactive online demo, as well as video and code: https://alexyu. net/plenoctrees.

神经辐射场（NERF）最近在新型视图合成中取得了令人印象深刻的结果。但是，以前的NERF作品主要关注以对象为中心的方案。在这项工作中，我们提出了360ROAM，这是一种新颖的场景级NERF系统，可以实时合成大型室内场景的图像并支持VR漫游。我们的系统首先从多个输入$ 360^\ circ $图像构建全向神经辐射场360NERF。然后，我们逐步估算一个3D概率的占用图，该概率占用图代表了空间密度形式的场景几何形状。跳过空的空间和上采样占据的体素本质上可以使我们通过以几何学意识的方式使用360NERF加速量渲染。此外，我们使用自适应划分和扭曲策略来减少和调整辐射场，以进一步改进。从占用地图中提取的场景的平面图可以为射线采样提供指导，并促进现实的漫游体验。为了显示我们系统的功效，我们在各种场景中收集了$ 360^\ Circ $图像数据集并进行广泛的实验。基线之间的定量和定性比较说明了我们在复杂室内场景的新型视图合成中的主要表现。