【每日论文】Latent Radiance Fields with 3D-aware 2D Representations

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摘要

中文

潜在3D重建技术在赋予3D语义理解和3D生成能力方面展现出巨大的潜力，它通过将2D特征提炼到3D空间来实现。然而，现有的方法在2D特征空间和3D表示之间的领域差距问题上挣扎，导致渲染性能下降。为了应对这一挑战，我们提出了一种新的框架，该框架将3D意识集成到2D潜在空间中。该框架包括三个阶段：（1）一种对应关系感知的自动编码方法，该方法增强了2D潜在表示的3D一致性；（2）一种潜在辐射场（LRF），它能将这些3D感知的2D表示提升到3D空间；（3）一种VAE-辐射场（VAE-RF）对齐策略，它能提高从渲染的2D表示中进行图像解码的质量。广泛的实验表明，我们的方法在合成性能和跨不同室内外场景的跨数据集泛化能力方面，都优于最先进的潜在3D重建方法。据我们所知，这是第一个表明由2D潜在表示构建的辐射场表示能够实现逼真的3D重建性能的工作。

English

Latent 3D reconstruction has shown great promise in empowering 3D semantic understanding and 3D generation by distilling 2D features into the 3D space. However, existing approaches struggle with the domain gap between 2D feature space and 3D representations, resulting in degraded rendering performance. To address this challenge, we propose a novel framework that integrates 3D awareness into the 2D latent space. The framework consists of three stages: (1) a correspondence-aware autoencoding method that enhances the 3D consistency of 2D latent representations, (2) a latent radiance field (LRF) that lifts these 3D-aware 2D representations into 3D space, and (3) a VAE-Radiance Field (VAE-RF) alignment strategy that improves image decoding from the rendered 2D representations. Extensive experiments demonstrate that our method outperforms the state-of-the-art latent 3D reconstruction approaches in terms of synthesis performance and cross-dataset generalizability across diverse indoor and outdoor scenes. To our knowledge, this is the first work showing the radiance field representations constructed from 2D latent representations can yield photorealistic 3D reconstruction performance.

论文解读

一句话总结

该论文提出了一种将三维感知集成到二维潜在空间的方法，通过引入对应关系感知自动编码和VAE-Radiance Field对齐策略，实现了在潜在空间中构建光场表示，从而实现高质量的三维重建。

问题1：这篇论文想要解决什么具体问题？

• 问题背景：现有方法在将二维特征空间与三维表示之间存在领域差距，导致渲染性能下降。

• 现有方案不足：现有方法难以在二维特征空间和三维表示之间建立有效的桥梁，导致三维重建效果不佳。

• 研究目标：提出一种新的框架，将三维感知集成到二维潜在空间，以实现高质量的三维重建。

问题2：论文的核心创新点是什么？

• 技术创新：提出了一种对应关系感知自动编码方法，增强二维潜在表示的三维一致性；引入了潜在辐射场（LRF）将三维感知的二维表示提升到三维空间；提出了VAE-Radiance Field对齐策略，以改善图像解码性能。

• 方法改进：通过引入三维感知，解决了二维特征空间和三维表示之间的领域差距问题。

• 优势：与现有方法相比，该方法在合成性能和跨数据集泛化能力方面表现出色。

问题3：实验结果如何验证了方法的有效性？

• 关键实验：在多个数据集上进行了广泛的实验，包括NVSe、少样本NVSe和三维生成任务。

• 性能提升：在PSNR、SSIM和LPIPS等指标上取得了最先进的性能。

• 对比结果：与基线方法相比，该方法在合成性能和泛化能力方面均有显著提升。

问题4：这个研究的实际应用价值是什么？

• 应用场景：该研究可用于三维语义理解、三维生成、文本到三维生成、潜在NVSe、高效NVSe、三维潜在扩散模型和三维语义理解等领域。

• 实施建议：该研究提出的方法可以无缝地集成到现有的NVSe或三维生成管道中，无需进一步微调。

• 局限与展望：该研究仍有一些局限性，例如对于极端复杂场景的处理能力有限。未来研究可以探索更紧凑的三维表示、高效的NVSe、少样本NVSe以及在潜在空间中应用三维潜在扩散模型等方向。