Online 3D reconstruction from monocular image sequences is a challenging and ongoing research topic. 3D Gaussian Splatting (3DGS), leveraging its high-quality real-time rendering capability, empowers online 3D reconstruction to represent dense scenes with enhanced expressiveness, and thus holds great promise for a wide range of applications such as robotics and AR/VR. However, existing online 3DGS methods still suffer from some key challenges: fragile camera pose estimation due to the lack of global optimization, and low optimization efficiency in large-scale or long-sequence scenarios. To address these issues, we propose a robust and efficient online voxelized 3DGS reconstruction framework integrated with global $\text{Sim}(3)$ optimization, which enables reliable camera tracking and efficient global loop closure for both camera poses and voxelized 3DGS. To accelerate the convergence of the voxelized 3DGS, we further introduce a color residual learning strategy, which not only boosts optimization speed but also enhances rendering quality. Extensive experiments on diverse indoor and outdoor datasets demonstrate that our method achieves state-of-the-art performance in both camera pose estimation accuracy and rendering quality, while retaining real-time efficiency. Additionally, we develop and deploy a real-world UAV-based active reconstruction system grounded on our proposed method, validating its robustness and generalizability for practical online 3D reconstruction tasks. Our code and data are available at https://github.com/TrickyGo/MoonSplat.


翻译:从单目图像序列进行在线三维重建是一个充满挑战且持续活跃的研究课题。三维高斯泼溅(3DGS)凭借其高质量实时渲染能力,使在线三维重建能够以更强的表达力表征密集场景,因此有望广泛应用于机器人、AR/VR等领域。然而,现有在线3DGS方法仍面临若干关键挑战:因缺乏全局优化导致的脆弱相机位姿估计,以及在大规模或长序列场景中的低优化效率。为解决这些问题,我们提出一种鲁棒且高效的在线体素化3DGS重建框架,该框架集成了全局$\text{Sim}(3)$优化,能够实现可靠的相机跟踪与高效的全局闭环校正——同时适用于相机位姿与体素化3DGS。为进一步加速体素化3DGS的收敛,我们引入颜色残差学习策略,该策略不仅提升了优化速度,还增强了渲染质量。在多样化室内外数据集上的大量实验表明,我们的方法在相机位姿估计精度与渲染质量上均达到了最先进水平,同时保持了实时效率。此外,我们基于所提方法开发并部署了真实的无人机主动重建系统,验证了其在实际在线三维重建任务中的鲁棒性与泛化能力。代码与数据已开源至https://github.com/TrickyGo/MoonSplat。

0
下载
关闭预览

相关内容

前馈式三维场景建模
专知会员服务
12+阅读 · 4月17日
三维高斯泼溅应用综述:分割、编辑与生成
专知会员服务
17+阅读 · 2025年8月14日
【ICML2025】解决3D语言高斯溅射中的视角依赖语义
专知会员服务
8+阅读 · 2025年6月2日
【CVPR2025】DropGaussian: 稀视角高斯溅射的结构正则化
专知会员服务
9+阅读 · 2025年4月2日
机器人中的三维高斯溅射:综述
专知会员服务
29+阅读 · 2024年10月17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
1+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
3+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
8+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
8+阅读 · 6月24日
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
相关基金
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
1+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员