We present a novel differentiable point-based rendering framework for material and lighting decomposition from multi-view images, enabling editing, ray-tracing, and real-time relighting of the 3D point cloud. Specifically, a 3D scene is represented as a set of relightable 3D Gaussian points, where each point is additionally associated with a normal direction, BRDF parameters, and incident lights from different directions. To achieve robust lighting estimation, we further divide incident lights of each point into global and local components, as well as view-dependent visibilities. The 3D scene is optimized through the 3D Gaussian Splatting technique while BRDF and lighting are decomposed by physically-based differentiable rendering. Moreover, we introduce an innovative point-based ray-tracing approach based on the bounding volume hierarchy for efficient visibility baking, enabling real-time rendering and relighting of 3D Gaussian points with accurate shadow effects. Extensive experiments demonstrate improved BRDF estimation and novel view rendering results compared to state-of-the-art material estimation approaches. Our framework showcases the potential to revolutionize the mesh-based graphics pipeline with a relightable, traceable, and editable rendering pipeline solely based on point cloud. Project page:https://nju-3dv.github.io/projects/Relightable3DGaussian/.


翻译:我们提出一种新颖的可微分点基渲染框架,用于从多视角图像中分解材质与光照,实现3D点云的编辑、光线追踪与实时重光照。具体而言,3D场景被表示为一组可重光照的3D高斯点,每个点额外关联法线方向、BRDF参数以及来自不同方向的入射光。为实现稳健的光照估计,我们将每个点的入射光进一步分解为全局分量与局部分量,并考虑视角相关的可见性。该3D场景通过3D高斯溅射技术进行优化,同时借助基于物理的可微分渲染分解BRDF与光照。此外,我们引入一种基于层次包围盒的创新点基光线追踪方法,实现高效可见性烘焙,从而支持对3D高斯点进行带精确阴影效果的实时渲染与重光照。大量实验表明,与最先进的材质估计方法相比,我们提出的方法在BRDF估计与新视角渲染结果上均取得改进。该框架展示了仅基于点云即可颠覆传统基于网格图形管线的潜力,实现可重光照、可追踪且可编辑的渲染管线。项目页面:https://nju-3dv.github.io/projects/Relightable3DGaussian/

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
无人机已改变战场,但并未解决指挥问题
专知会员服务
1+阅读 · 47分钟前
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
9+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
14+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员