Neural Radiance Fields (NeRF) enable 3D scene reconstruction from 2D images and camera poses for Novel View Synthesis (NVS). Although NeRF can produce photorealistic results, it often suffers from overfitting to training views, leading to poor geometry reconstruction, especially in low-texture areas. This limitation restricts many important applications which require accurate geometry, such as extrapolated NVS, HD mapping and scene editing. To address this limitation, we propose a new method to improve NeRF's 3D structure using only RGB images and semantic maps. Our approach introduces a novel plane regularization based on Singular Value Decomposition (SVD), that does not rely on any geometric prior. In addition, we leverage the Structural Similarity Index Measure (SSIM) in our loss design to properly initialize the volumetric representation of NeRF. Quantitative and qualitative results show that our method outperforms popular regularization approaches in accurate geometry reconstruction for large-scale outdoor scenes and achieves SoTA rendering quality on the KITTI-360 NVS benchmark.


翻译:神经辐射场(NeRF)能够从二维图像和相机姿态实现三维场景重建,用于新视角合成(NVS)。尽管NeRF可生成逼真的结果,但其常出现对训练视角的过拟合现象,导致几何重建效果不佳,尤其是在低纹理区域。这一局限性制约了诸多需要精确几何信息的重要应用,例如外推NVS、高清地图构建及场景编辑。为解决该问题,我们提出一种仅利用RGB图像和语义图来改进NeRF三维结构的新方法。本方法引入一种基于奇异值分解(SVD)的新型平面正则化策略,无需依赖任何几何先验。此外,我们在损失函数设计中利用结构相似性指数(SSIM),以实现NeRF体素表示的合理初始化。定量与定性结果表明,在大规模户外场景的精确几何重建中,本方法优于主流正则化技术,并在KITTI-360 NVS基准测试中达到了最先进的渲染质量。

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