GeoSVR: 희소 복셀을 제어하여 기하학적으로 정확한 표면 재구성

초록

방사선 필드를 이용한 정확한 표면 재구성은 최근 몇 년 동안 놀라운 발전을 이루어 왔습니다. 그러나 주로 가우시안 스플래팅(Gaussian Splatting)에 기반한 기존의 접근법들은 점점 더 표현적 병목 현상에 제약을 받고 있습니다. 본 논문에서는 희소 복셀(sparse voxel)의 잠재력을 탐구하고 확장하여 정확하고 세밀하며 완전한 표면 재구성을 달성하는 명시적 복셀 기반 프레임워크인 GeoSVR을 소개합니다. 희소 복셀은 커버리지 완전성과 기하학적 명확성을 유지하는 데 강점을 가지지만, 부재한 장면 제약과 표면 정제의 지역성으로 인한 도전 과제도 존재합니다. 올바른 장면 수렴을 보장하기 위해, 우리는 먼저 단안 깊이 단서의 효과를 극대화하면서 품질 저하를 방지하기 위해 복셀 지향적 불확실성을 제시하는 Voxel-Uncertainty Depth Constraint를 제안합니다. 이를 통해 효과적이고 견고한 장면 제약을 달성하면서도 매우 정확한 기하학적 구조를 유지할 수 있습니다. 이후, Sparse Voxel Surface Regularization을 설계하여 미세 복셀에 대한 기하학적 일관성을 강화하고, 날카롭고 정확한 표면의 복셀 기반 형성을 촉진합니다. 다양한 도전적인 시나리오에서 기존 방법들에 비해 우수한 성능을 보여주는 광범위한 실험을 통해, 우리의 방법은 기하학적 정확성, 세부 보존, 재구성 완전성에서 탁월한 성과를 거두면서도 높은 효율성을 유지함을 입증합니다. 코드는 https://github.com/Fictionarry/GeoSVR에서 확인할 수 있습니다.

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: 희소 복셀을 제어하여 기하학적으로 정확한 표면 재구성

GeoSVR: Taming Sparse Voxels for Geometrically Accurate Surface Reconstruction

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