Recent advances in neural radiance fields (NeRFs) achieve state-of-the-art novel view synthesis and facilitate dense estimation of scene properties. However, NeRFs often fail for large, unbounded scenes that are captured under very sparse views with the scene content concentrated far away from the camera, as is typical for field robotics applications. In particular, NeRF-style algorithms perform poorly: (1) when there are insufficient views with little pose diversity, (2) when scenes contain saturation and shadows, and (3) when finely sampling large unbounded scenes with fine structures becomes computationally intensive. This paper proposes CLONeR, which significantly improves upon NeRF by allowing it to model large outdoor driving scenes that are observed from sparse input sensor views. This is achieved by decoupling occupancy and color learning within the NeRF framework into separate Multi-Layer Perceptrons (MLPs) trained using LiDAR and camera data, respectively. In addition, this paper proposes a novel method to build differentiable 3D Occupancy Grid Maps (OGM) alongside the NeRF model, and leverage this occupancy grid for improved sampling of points along a ray for volumetric rendering in metric space. Through extensive quantitative and qualitative experiments on scenes from the KITTI dataset, this paper demonstrates that the proposed method outperforms state-of-the-art NeRF models on both novel view synthesis and dense depth prediction tasks when trained on sparse input data.


翻译:神经辐射场(NeRF)的最新进展实现了最先进的新视角合成,并促进了场景属性的密集估计。然而,NeRF在处理大规模无界场景时往往表现不佳,这类场景通常在极稀疏视角下拍摄,且场景内容集中在远离相机的位置,正如野外机器人应用中的典型情况。具体而言,NeRF类算法在以下情况下性能较差:(1)视角不足且姿态多样性低时;(2)场景存在饱和与阴影时;(3)对包含精细结构的大规模无界场景进行精细采样时计算开销巨大。本文提出CLONeR方法,通过允许NeRF建模从稀疏输入传感器视角观察的大型户外驾驶场景,显著提升了其性能。该方法将NeRF框架中的占用学习与颜色学习解耦为独立的多层感知机(MLP),分别利用激光雷达数据和相机数据进行训练。此外,本文提出一种新方法,在NeRF模型旁边构建可微的三维占用栅格地图(OGM),并利用该占用栅格改进沿射线采样点的策略,以在度量空间中进行体素渲染。通过在KITTI数据集场景上进行的广泛定量与定性实验,本文证明所提方法在稀疏输入数据训练条件下,在新视角合成与密集深度预测任务上均优于现有最先进的NeRF模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CVPR2022】端到端实时矢量边缘提取(E2EC)
专知会员服务
16+阅读 · 2022年4月14日
Uber AI NeurIPS 2019《元学习meta-learning》教程,附92页PPT下载
专知会员服务
113+阅读 · 2019年12月13日
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
【泡泡一分钟】用于视角可变重定位的语义地图构建
泡泡机器人SLAM
19+阅读 · 2019年10月21日
【泡泡点云时空】基于分割方法的物体六维姿态估计
泡泡机器人SLAM
18+阅读 · 2019年9月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
【泡泡一分钟】Matterport3D: 从室内RGBD数据集中训练 (3dv-22)
泡泡机器人SLAM
16+阅读 · 2017年12月31日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
9+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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
31+阅读 · 2021年6月30日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
【CVPR2022】端到端实时矢量边缘提取(E2EC)
专知会员服务
16+阅读 · 2022年4月14日
Uber AI NeurIPS 2019《元学习meta-learning》教程,附92页PPT下载
专知会员服务
113+阅读 · 2019年12月13日
相关资讯
GNN 新基准!Long Range Graph Benchmark
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月18日
【泡泡一分钟】用于视角可变重定位的语义地图构建
泡泡机器人SLAM
19+阅读 · 2019年10月21日
【泡泡点云时空】基于分割方法的物体六维姿态估计
泡泡机器人SLAM
18+阅读 · 2019年9月15日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡一分钟】基于运动估计的激光雷达和相机标定方法
泡泡机器人SLAM
25+阅读 · 2019年1月17日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
【泡泡一分钟】Matterport3D: 从室内RGBD数据集中训练 (3dv-22)
泡泡机器人SLAM
16+阅读 · 2017年12月31日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
9+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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员