高斯植物：面向植物三维重建的结构对齐高斯溅射
计算机视觉与模式识别
2025-12-17 v1
摘要
我们提出一种方法，基于三维高斯溅射（3DGS）从多视角图像中联合恢复植物的外观与内部结构。虽然3DGS在新视角合成中表现出健全的场景外观重建，但其缺乏对这些外观背后结构的表征（例如植物的分支模式），限制了其在如图谱分析等任务中的适用性。为实现高保真外观与结构重建的双重目标，我们引入高斯植物（GaussianPlant），一种分层3DGS表征，使结构与外观解耦。具体而言，我们采用结构原语（StPs）显式表示分支和叶子几何形状，并利用3D高斯表示植物的外观。StPs将植物结构进行简化，即将分支建模为圆柱体，将叶子建模为圆盘。为准确区分分支与叶子，StP的属性（即分支或叶子）以自组织方式进行优化。每个StP绑定的外观原语（ApPs）用于表示分支或叶子的外观，类似于常规3DGS。StPs与ApPs通过对输入多视角图像的重渲染损失以及基于绑定对应关系的梯度流进行联合优化。我们进行实验，对比试验了外观与结构的重建精度，以及实际应用中的实际性能。实验结果表明，高斯植物通过ApPs实现了高保真外观重建，通过StPs实现了准确的结构重建，使能够提取分支结构和叶子实例。
引用
@article{arxiv.2512.14087,
title = {GaussianPlant: Structure-aligned Gaussian Splatting for 3D Reconstruction of Plants},
author = {Yang Yang and Risa Shinoda and Hiroaki Santo and Fumio Okura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14087},
year = {2025}
}
备注
Submitted to IEEE TPAMI, under review