论文阅读笔记——3D Gaussian Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering

3DGS 论文

针对训练和渲染慢的问题,提出 3DGS,同时保持了 NeRF 等方法的质量。通过利用 3D 高斯函数作为表示形式,利用显示 ( x , y , z , θ , ϕ ) (x,y,z,\theta,\phi) (x,y,z,θ,ϕ) 存储空间信息,基于神经网络的优化,进行高质量渲染,有更快的训练和实时性能。(静态场景)且各向异性能够拟合任意方向几何结构,相比球状 NeRF 优势。
3DGS系数,均值控制位置,旋转控制朝向(各向异性),协方差(尺度)控制三个主轴的大小,透明度作用域多高斯混合,也就是 3DGS 稀疏控制了场景的几何信息。而球谐系数表达的是颜色随视角的变化,是光照,材质效果。故而二者协同优化。

Method

目标是优化一种场景表示法,从无法向的 稀疏(SfM)点集开始,进行高质量新视图合成。
在这里插入图片描述
将几何建模为一组无需发现的三维高斯,以点(平均值) μ \mu μ 为中心,和协方差矩阵 ∑ \sum 定义: G ( x ) = e 1 2 ( x ) T ∑ − 1 ( x ) G(x)=e^{\frac{1}{2}(x)^T\sum^{-1}(x)} G(x)=e

<think>好的,我需要帮助用户找到复现3D Gaussian Splatting的教程或代码。首先,用户提到了参考内容中的引用,我需要查看这些引用是否提供了有用的信息。引用[1]和[2]提到了3D高斯泼溅技术的背景和优势,而引用[3]是一个项目页面链接,可能包含代码和文档。 接下来,我应该按照用户的要求,结构清晰地分步骤回答。首先,官方资源肯定是最重要的,所以需要检查引用[3]的链接是否有效,并确认是否有官方GitHub仓库。通常,这样的项目会托管在GitHub上,所以可能用户提供的链接已经指向代码仓库。假设引用3的链接正确,用户可以直接克隆仓库并按照README安装依赖。 然后,数据准备部分,用户需要知道需要哪些数据集,比如合成数据集或真实场景数据。根据论文,常用的数据集可能有NeRF使用的那些,比如Synthetic-NeRF或LLFF,需要指导用户下载这些数据。 配置训练环境是关键,可能需要安装CUDA、PyTorch等,以及项目特定的依赖项。需要提醒用户注意版本兼容性。 训练过程部分,需要给出示例命令,可能参考官方文档中的训练脚本。此外,参数调整可能影响结果,需要建议用户根据硬件调整batch size或学习率。 可视化与渲染部分,项目可能提供了脚本或工具,用户需要运行这些脚本来查看结果,并可能需要安装额外的库如OpenGL或COLMAP进行数据预处理。 在相关问题部分,用户可能想知道优化显存、与其他方法对比,或者处理自定义数据的方法。我需要确保这些问题覆盖了常见的使用场景。 最后,确保所有引用都正确标注,比如引用官方仓库和论文。同时,提醒用户注意硬件要求,因为3D GS可能对GPU有较高需求,尤其是需要RTX系列支持光追等特性。 总结步骤:检查官方资源、数据准备、环境配置、训练、可视化、常见问题处理。确保每一步都清晰,并引导用户到正确资源,避免遗漏关键步骤。</think>### 复现3D Gaussian Splatting的步骤指南 #### 1. **官方资源获取** - **代码仓库**:访问官方GitHub仓库(引用[^3]),克隆代码并阅读`README.md`: ```bash git clone https://repo-sam.inria.fr/fungraph/3d-gaussian-splatting/ ``` - **依赖安装**:按照文档安装CUDA 11.8、PyTorch 1.12+、COLMAP(用于数据预处理)等工具[^3]。 #### 2. **数据准备** - **数据集类型**:需使用合成数据集(如NeRF-Synthetic)或真实场景多视角图像(如LLFF格式)。下载示例数据: ```bash wget https://data.vision.ee.ethz.ch/cvg/IBRView/data/Synthetic_NeRF.zip ``` - **数据预处理**:使用COLMAP生成相机位姿和稀疏点云: ```bash colmap automatic_reconstructor --image_path ./input_images/ ``` #### 3. **训练环境配置** - **安装核心库**: ```bash pip install torch torchvision torchaudio --extra-index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118 pip install -r requirements.txt # 项目依赖库 ``` - **验证GPU支持**:确保显卡支持CUDA加速,建议使用NVIDIA RTX 3090/4090等高性能GPU。 #### 4. **训练模型** - **启动训练脚本**(以合成场景为例): ```bash python train.py -s ./data/nerf_synthetic/chair --iterations 30000 ``` - **关键参数**: - `--iterations`:训练步数(默认30k) - `--densification_interval`:高斯点密度控制频率(影响重建质量) - `--lambda_depth`:深度正则化权重(用于优化几何) #### 5. **可视化与渲染** - **实时预览**:运行交互式可视化工具: ```bash python viewer.py --model ./output/chair/point_cloud.ply ``` - **导出渲染结果**: ```bash python render.py --scene ./output/chair --mode sequence --output video.mp4 ``` #### 6. **高级调试技巧** - **显存优化**:若遇到显存不足,可尝试: - 减小`--batch_size`(默认4) - 启用`--gradient_checkpointing` - **自定义数据**:对于非标准数据,需调整`data_loader.py`中的相机参数解析逻辑。 --- ###
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