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Gaussian-SLAM:能够从视频流中重建出逼真的3D场景

项目及演示网址链接:https://vladimiryugay.github.io/gaussian_slam/
论文网址链接:https://ivi.fnwi.uva.nl/cv/paper/GaussianSLAM.pdf
GitHub网址链接:https://github.com/VladimirYugay/Gaussian-SLAM

通过观看视频,Gaussian-SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术能够分析视频中的图像,深入理解视频所呈现的环境布局和物体位置。这先进的技术利用视频中的图像数据,通过实时处理和分析,实现了对现实世界场景的三维模型的创建和重建。

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举个栗子:

想象一下,你拥有一段在公园里拍摄的视频,其中包含树木、长椅、小径和人们。传统的视频通常提供了从摄像机视角捕捉的二维场景,限制了观察者的视野。

然而,通过应用Gaussian-SLAM技术,我们能够对这个视频进行分析,识别其中的各种物体(如树木、长椅等),并了解它们在空间中的相对位置。Gaussian-SLAM通过分析视频中物体的运动和视角的变化,计算出这些物体在三维空间中的准确位置和形状。

最终,这项技术能够创建一个逼真的三维模型,将公园数字化呈现。在这个三维模型中,你可以自由地从任何角度观察公园的每一个角落,准确呈现树木的位置、长椅的形状,甚至是人们在公园中的活动。

这种转化将真实场景转变为计算机上可查看和探索的3D虚拟环境,为虚拟现实体验、视频游戏环境的创建,以及自动驾驶汽车在理解周围环境方面提供了强大的工具。这项技术的应用潜力在于为用户提供更深层次、交互性更强的体验,同时对于多个领域的创新也具有重要的意义。

Gaussian-SLAM的主要功能特点和工作原理如下:

主要功能特点:

  1. 光学真实的渲染:一项能够以高度逼真的方式重建和渲染真实世界及合成场景的创新技术。
  2. 高斯斑点场景表示:与传统的点云或网格表示不同,高斯斑点场景表示采用高斯斑点作为场景的主要表示单位。这种独特的方法为场景建模提供了新的途径,不仅提高了模型的真实感,还为渲染过程带来更高的效率和灵活性。
  3. 交互式时间重建:交互式时间重建使得在交互时间内实时重建场景成为可能,即使在实时渲染或近实时处理的情况下,也能够保持场景的准确性。这为用户提供了更加灵活和动态的体验,使他们能够直观地与正在构建的场景进行交互。
  4. 适用于单目RGBD输入:Gaussian-SLAM专门针对单目RGBD输入数据进行优化,这种类型的摄像头除了捕捉彩色图像外,还提供了每个像素点的深度信息,即物体距离摄像头的距离。这深度信息对于准确还原三维场景模型至关重要,而Gaussian-SLAM通过优化这样的输入数据,提供了对多种场景的适用性。

工作原理:

  1. 数据处理:接收RGBD关键帧输入,进行子采样并考虑颜色梯度。
  2. 3D高斯初始化:将采样点投影到3D空间,在这些采样位置初始化新的高斯。
  3. 场景构建:新的3D高斯被添加到全局地图的当前活动部分中,形成场景的一部分。
  4. 关键帧存储与渲染:输入的RGBD关键帧暂时存储,与对活动子图有贡献的其他关键帧一起。然后,渲染所有对活动子图有贡献的关键帧。
  5. 优化与更新:计算与子图输入关键帧相关的深度和颜色损失,然后更新活动子图中3D高斯的参数。

应用场景:自动驾驶、机器人导航、增强现实和虚拟现实等需要高度精确性的应用场景。

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文章名称:《Gaussian-SLAM:能够从视频流中重建出逼真的3D场景》
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