高斯泼溅(Gaussian Splatting) 是一种基于显式3D高斯粒子表示的实时渲染与场景建模技术。其核心思想是将三维场景分解为大量可学习的各向异性高斯分布,通过投影和混合计算生成逼真图像。以下从技术原理、优势、挑战与应用场景展开说明:
1. 技术原理
- 显式3D高斯建模:每个高斯粒子包含位置(μ)、协方差矩阵(Σ)、颜色(RGB)和不透明度(α),通过数学公式 ( G(x) = e^{-\frac{1}{2}(x-\mu)^TΣ^{-1}(x-\mu)} ) 描述空间分布。
- 投影与渲染:将3D高斯投影到2D屏幕空间,基于瓦片(Tile)的光栅化策略实时混合像素值,避免传统光线追踪的复杂计算。
- 动态优化:通过梯度下降调整高斯参数(如位置、缩放、旋转),结合多视角图像监督实现场景重建。