In the domain of 3D scene representation, 3D Gaussian Splatting (3DGS) has emerged as a pivotal technology. However, its application to large-scale, high-resolution scenes (exceeding 4k$\times$4k pixels) is hindered by the excessive computational requirements for managing a large number of Gaussians. Addressing this, we introduce 'EfficientGS', an advanced approach that optimizes 3DGS for high-resolution, large-scale scenes. We analyze the densification process in 3DGS and identify areas of Gaussian over-proliferation. We propose a selective strategy, limiting Gaussian increase to key primitives, thereby enhancing the representational efficiency. Additionally, we develop a pruning mechanism to remove redundant Gaussians, those that are merely auxiliary to adjacent ones. For further enhancement, we integrate a sparse order increment for Spherical Harmonics (SH), designed to alleviate storage constraints and reduce training overhead. Our empirical evaluations, conducted on a range of datasets including extensive 4K+ aerial images, demonstrate that 'EfficientGS' not only expedites training and rendering times but also achieves this with a model size approximately tenfold smaller than conventional 3DGS while maintaining high rendering fidelity.


翻译:在三维场景表示领域,三维高斯泼溅(3D Gaussian Splatting, 3DGS)已成为一项关键技术。然而,该方法在应用于大规模高分辨率场景(超过4k×4k像素)时,因管理大量高斯分布所需的高昂计算成本而受到制约。针对这一问题,我们提出了一种名为"EfficientGS"的先进方法,旨在优化3DGS在高分辨率大规模场景中的表现。通过分析3DGS的密集化过程,我们识别出高斯分布过度增殖的区域,并提出一种选择性策略,将高斯分布的增长限制于关键基元,从而提升表示效率。此外,我们开发了一种剪枝机制,用于移除冗余的高斯分布——即那些仅作为相邻分布辅助元素的单元。为进一步提升性能,我们集成了球谐函数(Spherical Harmonics, SH)的稀疏阶递增技术,旨在缓解存储约束并降低训练开销。我们在包含4K+航拍图像在内的多个数据集上进行的实证评估表明,EfficientGS不仅能够加快训练和渲染速度,还能在保持高渲染保真度的同时,将模型规模缩减至传统3DGS的约十分之一。

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