基于高斯 surfel 的可微光传输：通过改进的放射性方法实现高效 relighting 与几何重建

辐射场因其在从新视角合成到几何重建等方面的广泛应用而取得了巨大成功，尤其是凭借高斯溶解技术的出现。然而，它们牺牲了对材料反射属性和光照条件的建模，导致显著的几何歧义，以及难以进行 relighting。一种解决这些限制的方法是包含基于物理的渲染，但全球照明的包含在优化循环内一直难以实现。因此，先前的工作采用简化方法，使整个优化在全球照明效应下保持高效，但精度较低。在本工作中，我们采用高斯 surfel 作为原始素材，构建了一个基于经典放射性理论的高效可微光传输框架。整个框架 operate 在球谐系数空间中，使既能实现漫反射也能实现镜面反射材料。我们将经典放射性扩展到非二进制可见性和半不透明原始素材，提出新型求解器高效求解光传输，并推导反向传播以进行梯度优化，这比自动微分更高效。在推断期间，我们实现了 view-independent 渲染，光传输在视点变化下无需重新计算，使全球照明效应（包括使用球谐表示的视点依赖反射）可达数百帧每秒。通过大量定性和定量实验，我们展示该方法在几何重建、视角合成和 relighting 方面优于以往的逆渲染基线，或在已知或未知光照条件下给定相对稀疏数据集的数据驱动基线。