基于变分自编码器的神经辐射场三维重建
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3D Reconstruction of Neural Radiation Field Based on Variational Autoencoder
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    摘要:

    神经辐射场(neural radiance field, NeRF)相较于传统的三维重建方法, 能够有效捕获隐式神经表征, 实现高质量的三维重建与新视角合成任务, 然而其需要大量的原始数据进行训练. 为了解决这一问题, 本文借助变分自编码器(variational autoencoder, VAE)能够捕捉潜在空间表示的能力, 将其与神经辐射场结合提出一种方法来提高低训练数据量下的三维场景生成效果. 首先, 通过构造变分自编码器的编码器, 选取训练数据中一定比例的原始图片构成向量集, 通过编码器对向量集进行压缩, 从而捕捉其中的潜在特征向量作为输入层数据的全局场景信息补充. 其次, 构造自适应增强采样算法动态调整采样点的分布密度, 增强神经辐射场对场景中细节信息的捕捉能力. 本文选取3个公开数据集进行对比实验, 实验结果验证了本方案的有效性, 同时, 所提出的方法在原始训练数据量缺失的情况下能达到与对比网络在完整训练数据量近似的三维重建结果.

    Abstract:

    Compared to traditional 3D reconstruction methods, neural radiance fields (NeRFs) can effectively capture implicit neural representations, enabling high-quality 3D reconstruction and novel view synthesis tasks. However, NeRFs typically require a large amount of raw data for training. To this end, this study proposes a method by integrating variational autoencoders (VAEs) with NeRF to improve 3D scene generation performance under limited training data. Firstly, by constructing a VAE encoder, a certain proportion of raw images from the training data are selected to form a vector set. Meanwhile, the encoder compresses this set to capture latent feature vectors, which are then employed to supplement global scene information in the input layer. Secondly, an adaptive-enhanced sampling algorithm is developed to dynamically adjust the distribution density of sampling points, thereby improving NeRF’s ability to capture fine scene details. Experiments conducted on three public datasets demonstrate the effectiveness of the proposed method. Additionally, the proposed method achieves 3D reconstruction results comparable to baseline methods trained with full datasets, even under the loss of original training data.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

徐振宇,康睿,钱蔚,曹一鸣,朱靖恺,彭森,郭翔.基于变分自编码器的神经辐射场三维重建.计算机系统应用,2026,35(2):201-208

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  • 收稿日期:2025-07-01
  • 最后修改日期:2025-08-26
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  • 在线发布日期: 2025-12-19
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