GeoSVR: 幾何学的に正確な表面再構成のためのスパースボクセルの制御

要旨

放射場を用いた正確な表面再構成は、近年目覚ましい進展を遂げてきました。しかし、主にガウススプラッティングに基づく従来のアプローチは、表現上のボトルネックにますます制約を受けています。本論文では、GeoSVRを紹介します。これは、正確で詳細かつ完全な表面再構成を実現するための疎なボクセルの未開拓の可能性を探求・拡張する、明示的なボクセルベースのフレームワークです。疎なボクセルは、カバレッジの完全性と幾何学的明瞭さを維持する利点を持ちますが、シーン制約の欠如や表面精細化における局所性といった課題も生じます。正しいシーン収束を確保するため、まずVoxel-Uncertainty Depth Constraintを提案します。これは、単眼深度手がかりの効果を最大化しつつ、品質劣化を防ぐためにボクセル指向の不確実性を提示することで、効果的かつ堅牢なシーン制約を実現し、高度に正確な幾何学を維持します。続いて、Sparse Voxel Surface Regularizationを設計し、微小ボクセルの幾何学的整合性を強化し、鋭く正確な表面のボクセルベース形成を促進します。広範な実験により、多様な困難なシナリオにおいて既存手法を凌駕する優れた性能を示し、幾何学的精度、詳細保持、再構成の完全性において優れつつ、高い効率性を維持しています。コードはhttps://github.com/Fictionarry/GeoSVRで公開されています。

English

Reconstructing accurate surfaces with radiance fields has achieved remarkable progress in recent years. However, prevailing approaches, primarily based on Gaussian Splatting, are increasingly constrained by representational bottlenecks. In this paper, we introduce GeoSVR, an explicit voxel-based framework that explores and extends the under-investigated potential of sparse voxels for achieving accurate, detailed, and complete surface reconstruction. As strengths, sparse voxels support preserving the coverage completeness and geometric clarity, while corresponding challenges also arise from absent scene constraints and locality in surface refinement. To ensure correct scene convergence, we first propose a Voxel-Uncertainty Depth Constraint that maximizes the effect of monocular depth cues while presenting a voxel-oriented uncertainty to avoid quality degradation, enabling effective and robust scene constraints yet preserving highly accurate geometries. Subsequently, Sparse Voxel Surface Regularization is designed to enhance geometric consistency for tiny voxels and facilitate the voxel-based formation of sharp and accurate surfaces. Extensive experiments demonstrate our superior performance compared to existing methods across diverse challenging scenarios, excelling in geometric accuracy, detail preservation, and reconstruction completeness while maintaining high efficiency. Code is available at https://github.com/Fictionarry/GeoSVR.

GeoSVR: 幾何学的に正確な表面再構成のためのスパースボクセルの制御

GeoSVR: Taming Sparse Voxels for Geometrically Accurate Surface Reconstruction

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