最近的体积三维重建方法可以产生非常精确的结果，即使对于未观察的表面，也可以具有合理的几何形状。然而，当涉及多视图融合时，它们面临着不希望的权衡。它们可以通过全局平均来熔断所有可用视图信息，从而丢失精细的细节，或者他们可以启发式群集对本地融合的群集视图，从而限制他们共同考虑所有视图的能力。我们的关键洞察力是通过在摄像机姿势和图像内容上学习视图融合功能，可以在不限制视图多样性的情况下保留更详细的详细信息。我们建议使用变压器学习此多视图融合。为此，我们使用变压器介绍Vortx，一个端到端的体积3D重建网络，用于宽基线，多视图功能融合。我们的模型是遮挡感知的，利用变压器架构来预测初始投影场景几何估计。该估计用于避免将反射图像特征通过曲面到遮挡区域。我们在Scannet上培训我们的模型，并显示它比最先进的方法产生更好的重建。我们还展示了概括，没有任何微调，优于两个其他数据集，Tum-RGBD和ICL-Nuim的相同最先进的方法。
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我们呈现3DVNET，一种新型多视图立体声（MVS）深度预测方法，该方法结合了基于深度和体积的MVS方法的优点。我们的关键思想是使用3D场景建模网络，可迭代地更新一组粗略深度预测，从而产生高度准确的预测，它达成底层场景几何形状。与现有的深度预测技术不同，我们的方法使用体积3D卷积神经网络（CNN），该网络（CNN）在所有深度图中共同地在世界空间上运行。因此，网络可以学习有意义的场景级别。此外，与现有的体积MVS技术不同，我们的3D CNN在特征增强点云上运行，允许有效地聚合多视图信息和灵活的深度映射的迭代细化。实验结果表明，我们的方法超过了Scannet DataSet的深度预测和3D重建度量的最先进的准确性，以及来自Tum-RGBD和ICL-Nuim数据集的一系列场景。这表明我们的方法既有效又推广到新设置。
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With the success of neural volume rendering in novel view synthesis, neural implicit reconstruction with volume rendering has become popular. However, most methods optimize per-scene functions and are unable to generalize to novel scenes. We introduce VolRecon, a generalizable implicit reconstruction method with Signed Ray Distance Function (SRDF). To reconstruct with fine details and little noise, we combine projection features, aggregated from multi-view features with a view transformer, and volume features interpolated from a coarse global feature volume. A ray transformer computes SRDF values of all the samples along a ray to estimate the surface location, which are used for volume rendering of color and depth. Extensive experiments on DTU and ETH3D demonstrate the effectiveness and generalization ability of our method. On DTU, our method outperforms SparseNeuS by about 30% in sparse view reconstruction and achieves comparable quality as MVSNet in full view reconstruction. Besides, our method shows good generalization ability on the large-scale ETH3D benchmark. Project page: https://fangjinhuawang.github.io/VolRecon.
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我们引入了统一的单一和多视图神经隐式3D重建框架VPFusion。 VPFusion使用-3D功能卷获得高质量的重建，以捕获3D结构感知的上下文和像素对齐的图像特征，以捕获精细的本地细节。现有方法使用RNN，功能池或注意力在每个视图中独立计算以进行多视图融合。 RNN遭受长期记忆丧失和置换差异的困扰，而特征池或独立计算的注意力会导致每种视图中的表示形式在最后的合并步骤之前都不知道其他视图。相比之下，我们通过建立基于变压器的成对视图关联来显示改进的多视图融合。特别是，我们提出了一种新颖的交错3D推理和成对视图的关联结构，以跨不同视图的特征体积融合。使用此结构感知和多视图感知功能量，与现有方法相比，我们显示出改进的3D重建性能。 VPFusion还通过合并与像素一致的本地图像功能来进一步提高重建质量，以捕获细节。我们验证了VPFusion在Shapenet和ModelNet数据集上的有效性，在该数据集中，我们在该数据集中胜过或执行最先进的单个和多视图3D形状重建方法。
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获取房间规模场景的高质量3D重建对于即将到来的AR或VR应用是至关重要的。这些范围从混合现实应用程序进行电话会议，虚拟测量，虚拟房间刨，到机器人应用。虽然使用神经辐射场（NERF）的基于卷的视图合成方法显示有希望再现对象或场景的外观，但它们不会重建实际表面。基于密度的表面的体积表示在使用行进立方体提取表面时导致伪影，因为在优化期间，密度沿着射线累积，并且不在单个样本点处于隔离点。我们建议使用隐式函数（截短的签名距离函数）来代表表面来代表表面。我们展示了如何在NERF框架中纳入此表示，并将其扩展为使用来自商品RGB-D传感器的深度测量，例如Kinect。此外，我们提出了一种姿势和相机细化技术，可提高整体重建质量。相反，与集成NERF的深度前瞻性的并发工作，其专注于新型视图合成，我们的方法能够重建高质量的韵律3D重建。
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最近，数据驱动的单视图重建方法在建模3D穿着人类中表现出很大的进展。然而，这种方法严重影响了单视图输入所固有的深度模糊和闭塞。在本文中，我们通过考虑一小部分输入视图并调查从这些视图中适当利用信息的最佳策略来解决这个问题。我们提出了一种数据驱动的端到端方法，其从稀疏相机视图重建穿着人的人类的隐式3D表示。具体而言，我们介绍了三个关键组件：首先是使用透视相机模型的空间一致的重建，允许使用人员在输入视图中的任意放置;第二个基于关注的融合层，用于从多个观点来看聚合视觉信息;第三种机制在多视图上下文下编码本地3D模式。在实验中，我们展示了所提出的方法优于定量和定性地在标准数据上表达现有技术。为了展示空间一致的重建，我们将我们的方法应用于动态场景。此外，我们在使用多摄像头平台获取的真实数据上应用我们的方法，并证明我们的方法可以获得与多视图立体声相当的结果，从而迅速更少的视图。
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我们为RGB视频提供了基于变压器的神经网络体系结构，用于多对象3D重建。它依赖于表示知识的两种替代方法：作为特征的全局3D网格和一系列特定的2D网格。我们通过专用双向注意机制在两者之间逐步交换信息。我们利用有关图像形成过程的知识，以显着稀疏注意力重量矩阵，从而使我们的体系结构在记忆和计算方面可行。我们在3D特征网格的顶部附上一个detr风格的头，以检测场景中的对象并预测其3D姿势和3D形状。与以前的方法相比，我们的体系结构是单阶段，端到端可训练，并且可以从整体上考虑来自多个视频帧的场景，而无需脆弱的跟踪步骤。我们在挑战性的SCAN2CAD数据集上评估了我们的方法，在该数据集中，我们的表现要优于RGB视频的3D对象姿势估算的最新最新方法； （2）将多视图立体声与RGB-D CAD对齐结合的强大替代方法。我们计划发布我们的源代码。
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We present a learnt system for multi-view stereopsis. In contrast to recent learning based methods for 3D reconstruction, we leverage the underlying 3D geometry of the problem through feature projection and unprojection along viewing rays. By formulating these operations in a differentiable manner, we are able to learn the system end-to-end for the task of metric 3D reconstruction. End-to-end learning allows us to jointly reason about shape priors while conforming to geometric constraints, enabling reconstruction from much fewer images (even a single image) than required by classical approaches as well as completion of unseen surfaces. We thoroughly evaluate our approach on the ShapeNet dataset and demonstrate the benefits over classical approaches and recent learning based methods.
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许多手持或混合现实设备与单个传感器一起用于3D重建，尽管它们通常包含多个传感器。多传感器深度融合能够实质上提高3D重建方法的鲁棒性和准确性，但是现有技术不够强大，无法处理具有不同值范围以及噪声范围以及噪声和离群统计数据的传感器。为此，我们介绍了Senfunet，这是一种深度融合方法，它可以学习传感器特定的噪声和离群统计数据，并以在线方式将深度框架的数据流组合在一起。我们的方法融合了多传感器深度流，而不论时间同步和校准如何，并且在很少的训练数据中概括了。我们在现实世界中和scene3D数据集以及副本数据集上使用各种传感器组合进行实验。实验表明，我们的融合策略表现优于传统和最新的在线深度融合方法。此外，多个传感器的组合比使用单个传感器更加可靠的离群处理和更精确的表面重建。源代码和数据可在https://github.com/tfy14esa/senfunet上获得。
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In this work, we address the lack of 3D understanding of generative neural networks by introducing a persistent 3D feature embedding for view synthesis. To this end, we propose DeepVoxels, a learned representation that encodes the view-dependent appearance of a 3D scene without having to explicitly model its geometry. At its core, our approach is based on a Cartesian 3D grid of persistent embedded features that learn to make use of the underlying 3D scene structure. Our approach combines insights from 3D geometric computer vision with recent advances in learning image-to-image mappings based on adversarial loss functions. DeepVoxels is supervised, without requiring a 3D reconstruction of the scene, using a 2D re-rendering loss and enforces perspective and multi-view geometry in a principled manner. We apply our persistent 3D scene representation to the problem of novel view synthesis demonstrating high-quality results for a variety of challenging scenes.
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传统上，来自摆姿势的图像的3D室内场景重建分为两个阶段：人均深度估计，然后进行深度合并和表面重建。最近，出现了一个直接在最终3D体积特征空间中进行重建的方法家族。尽管这些方法显示出令人印象深刻的重建结果，但它们依赖于昂贵的3D卷积层，从而限制了其在资源受限环境中的应用。在这项工作中，我们回到了传统的路线，并展示着专注于高质量的多视图深度预测如何使用简单的现成深度融合来高度准确的3D重建。我们提出了一个简单的最先进的多视图深度估计器，其中有两个主要贡献：1）精心设计的2D CNN，该2D CNN利用强大的图像先验以及平面扫描特征量和几何损失，并结合2）将密钥帧和几何元数据集成到成本量中，这允许知情的深度平面评分。我们的方法在当前的最新估计中获得了重要的领先优势，以进行深度估计，并在扫描仪和7个镜头上进行3D重建，但仍允许在线实时实时低音重建。代码，模型和结果可在https://nianticlabs.github.io/simplerecon上找到
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Pixel-aligned Implicit function (PIFu): We present pixel-aligned implicit function (PIFu), which allows recovery of high-resolution 3D textured surfaces of clothed humans from a single input image (top row). Our approach can digitize intricate variations in clothing, such as wrinkled skirts and high-heels, including complex hairstyles. The shape and textures can be fully recovered including largely unseen regions such as the back of the subject. PIFu can also be naturally extended to multi-view input images (bottom row).
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where the highest resolution is required, using facial performance capture as a case in point.
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In this work, we present a dense tracking and mapping system named Vox-Fusion, which seamlessly fuses neural implicit representations with traditional volumetric fusion methods. Our approach is inspired by the recently developed implicit mapping and positioning system and further extends the idea so that it can be freely applied to practical scenarios. Specifically, we leverage a voxel-based neural implicit surface representation to encode and optimize the scene inside each voxel. Furthermore, we adopt an octree-based structure to divide the scene and support dynamic expansion, enabling our system to track and map arbitrary scenes without knowing the environment like in previous works. Moreover, we proposed a high-performance multi-process framework to speed up the method, thus supporting some applications that require real-time performance. The evaluation results show that our methods can achieve better accuracy and completeness than previous methods. We also show that our Vox-Fusion can be used in augmented reality and virtual reality applications. Our source code is publicly available at https://github.com/zju3dv/Vox-Fusion.
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神经隐式表面已成为多视图3D重建的重要技术，但它们的准确性仍然有限。在本文中，我们认为这来自难以学习和呈现具有神经网络的高频纹理。因此，我们建议在不同视图中添加标准神经渲染优化直接照片一致性术语。直观地，我们优化隐式几何体，以便以一致的方式扭曲彼此的视图。我们证明，两个元素是这种方法成功的关键：（i）使用沿着每条光线的预测占用和3D点的预测占用和法线来翘曲整个补丁，并用稳健的结构相似度测量它们的相似性; （ii）以这种方式处理可见性和遮挡，使得不正确的扭曲不会给出太多的重要性，同时鼓励重建尽可能完整。我们评估了我们的方法，在标准的DTU和EPFL基准上被称为NeuralWarp，并表明它在两个数据集上以超过20％重建的艺术态度优于未经监督的隐式表面。
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We present an end-to-end deep learning architecture for depth map inference from multi-view images. In the network, we first extract deep visual image features, and then build the 3D cost volume upon the reference camera frustum via the differentiable homography warping. Next, we apply 3D convolutions to regularize and regress the initial depth map, which is then refined with the reference image to generate the final output. Our framework flexibly adapts arbitrary N-view inputs using a variance-based cost metric that maps multiple features into one cost feature. The proposed MVSNet is demonstrated on the large-scale indoor DTU dataset. With simple post-processing, our method not only significantly outperforms previous state-of-the-arts, but also is several times faster in runtime. We also evaluate MVSNet on the complex outdoor Tanks and Temples dataset, where our method ranks first before April 18, 2018 without any fine-tuning, showing the strong generalization ability of MVSNet.
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我们提出了PlanarRecon-从摆姿势的单眼视频中对3D平面进行全球连贯检测和重建的新型框架。与以前的作品从单个图像中检测到2D的平面不同，PlanarRecon逐步检测每个视频片段中的3D平面，该片段由一组关键帧组成，由一组关键帧组成，使用神经网络的场景体积表示。基于学习的跟踪和融合模块旨在合并以前片段的平面以形成连贯的全球平面重建。这种设计使PlanarRecon可以在每个片段中的多个视图中整合观察结果，并在不同的信息中整合了时间信息，从而使场景抽象的准确且相干地重建具有低聚合物的几何形状。实验表明，所提出的方法在实时时可以在扫描仪数据集上实现最先进的性能。
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在许多计算机视觉和图形应用程序中，从2D图像重建3D室内场景是一项重要任务。这项任务中的一个主要挑战是，典型的室内场景中的无纹理区域使现有方法难以产生令人满意的重建结果。我们提出了一种名为Neuris的新方法，以高质量地重建室内场景。 Neuris的关键思想是将估计的室内场景正常整合为神经渲染框架中的先验，以重建大型无纹理形状，并且重要的是，以适应性的方式进行此操作，以便重建不规则的形状，并具有很好的细节。 。具体而言，我们通过检查优化过程中重建的多视图一致性来评估正常先验的忠诚。只有被接受为忠实的正常先验才能用于3D重建，通常发生在平滑形状的区域中，可能具有弱质地。但是，对于那些具有小物体或薄结构的区域，普通先验通常不可靠，我们只能依靠输入图像的视觉特征，因为此类区域通常包含相对较丰富的视觉特征（例如，阴影变化和边界轮廓）。广泛的实验表明，在重建质量方面，Neuris明显优于最先进的方法。
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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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我们提出了GO-SURF，这是一种直接特征网格优化方法，可从RGB-D序列进行准确和快速的表面重建。我们用学习的分层特征素网格对基础场景进行建模，该网络封装了多级几何和外观本地信息。特征向量被直接优化，使得三线性插值后，由两个浅MLP解码为签名的距离和辐射度值，并通过表面体积渲染渲染，合成和观察到的RGB/DEPTH值之间的差异最小化。我们的监督信号-RGB，深度和近似SDF可以直接从输入图像中获得，而无需融合或后处理。我们制定了一种新型的SDF梯度正则化项，该项鼓励表面平滑度和孔填充，同时保持高频细节。 GO-SURF可以优化$ 1 $ - $ 2 $ K框架的序列，价格为$ 15 $ - $ 45 $分钟，$ \ times60 $的速度超过了NeuralRGB-D，这是基于MLP表示的最相关的方法，同时保持PAR性能在PAR上的性能标准基准。项目页面：https：//jingwenwang95.github.io/go_surf/
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