We propose a physically-motivated deep learning framework to solve a general version of the challenging indoor lighting estimation problem. Given a single LDR image with a depth map, our method predicts spatially consistent lighting at any given image position. Particularly, when the input is an LDR video sequence, our framework not only progressively refines the lighting prediction as it sees more regions, but also preserves temporal consistency by keeping the refinement smooth. Our framework reconstructs a spherical Gaussian lighting volume (SGLV) through a tailored 3D encoder-decoder, which enables spatially consistent lighting prediction through volume ray tracing, a hybrid blending network for detailed environment maps, an in-network Monte-Carlo rendering layer to enhance photorealism for virtual object insertion, and recurrent neural networks (RNN) to achieve temporally consistent lighting prediction with a video sequence as the input. For training, we significantly enhance the OpenRooms public dataset of photorealistic synthetic indoor scenes with around 360K HDR environment maps of much higher resolution and 38K video sequences, rendered with GPU-based path tracing. Experiments show that our framework achieves lighting prediction with higher quality compared to state-of-the-art single-image or video-based methods, leading to photorealistic AR applications such as object insertion.


翻译:我们提出了一种基于物理动机的深度学习框架,用于解决具有挑战性的通用室内光照估计问题。给定单张带深度图的低动态范围(LDR)图像,该方法能预测任意图像位置的空间一致光照。特别地,当输入为LDR视频序列时,该框架不仅能随着对更多区域的观测逐步优化光照预测,还能通过保持优化的平滑性来维持时间一致性。该框架通过定制的3D编码器-解码器重建球形高斯光照体(SGLV),实现基于体光线追踪的空间一致光照预测;采用混合融合网络生成细节环境贴图;结合网络内蒙特卡洛渲染层增强虚拟物体插入的光真实感;并利用循环神经网络(RNN)实现视频序列输入下的时间一致光照预测。在训练阶段,我们显著增强了公开数据集OpenRooms的光真实感合成室内场景,包含约36万张更高分辨率的HDR环境贴图及3.8万段视频序列,均基于GPU路径追踪渲染。实验表明,与现有最先进的单图像或基于视频的方法相比,我们的框架能实现更高质量的光照预测,可支持如物体插入等光真实感增强现实应用。

0
下载
关闭预览

相关内容

《AI中毒攻击》34页slides
专知会员服务
26+阅读 · 2022年10月17日
专知会员服务
32+阅读 · 2021年6月12日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6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
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
0+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 · 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
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月22日
VIP会员
最新内容
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
7+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
1+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
1+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
8+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
6+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
相关基金
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
0+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 · 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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员