factor-fields

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神经场和信号表示的统一框架

Factor Fields是一个新型神经场表示框架,提供高质量近似、紧凑模型和快速训练。该框架支持图像处理、SDF表示、NeRF渲染等多种应用,并具有跨场景泛化能力。作为信号建模和表示的统一方法,Factor Fields在多个领域展现出卓越性能,为未见图像和3D场景的处理提供了创新解决方案。

Factor Fields神经场图像处理3D场景重建深度学习Github开源项目

因子场

项目主页 | 论文

本仓库包含了论文《因子场:神经场及其他的统一框架》和《字典场:学习神经基分解》的PyTorch实现。我们的工作提出了一个用于建模和表示信号的新框架,我们还观察到字典场具有诸如改善近似质量紧凑性更快的训练速度以及能够泛化到未见过的图像和3D场景等优势。

安装

在Ubuntu 20.04 + Pytorch 1.13.0上测试通过

安装环境:

conda create -n FactorFields python=3.9 conda activate FactorFields conda install -c "nvidia/label/cuda-11.7.1" cuda-toolkit conda install pytorch==1.13.0 torchvision==0.14.0 torchaudio==0.13.0 pytorch-cuda=11.7 -c pytorch -c nvidia pip install -r requirements.txt

可选安装tiny-cuda-nn,仅当你想运行基于哈希网格的表示时才需要。

conda install -c "nvidia/label/cuda-11.7.1" cuda-toolkit pip install git+https://github.com/NVlabs/tiny-cuda-nn/#subdirectory=bindings/torch

快速开始

请确保你下载了相应的数据集并将其内容解压到data文件夹中。

图像

训练脚本位于scripts/2D_regression.ipynb,配置文件位于configs/image.yaml

<p align="left"> <img src="https://yellow-cdn.veclightyear.com/835a84d5/553d5fc6-c216-44c1-a025-eada7cc57ea8.jpg" alt="戴珍珠耳环的少女" width="320"> </p>

SDF

训练脚本位于scripts/sdf_regression.ipynb,配置文件位于configs/sdf.yaml

<img src="https://yellow-cdn.veclightyear.com/835a84d5/5905863f-75c1-49d5-b3b9-2bc5bd553dd2.gif" alt="GIF" width="500px">

NeRF

训练脚本位于train_per_scene.py

python train_per_scene.py configs/nerf.yaml defaults.expname=lego dataset.datadir=./data/nerf_synthetic/lego
<img src="https://yellow-cdn.veclightyear.com/835a84d5/9810fc8f-aa34-4e9d-b1d8-0da5169363de.gif" alt="GIF" width="500px">

泛化图像

训练脚本位于2D_set_regression.ipynb

<p align="left"> <img src="https://yellow-cdn.veclightyear.com/835a84d5/d1bc3a8f-7af7-4828-8168-caf861a45a2b.png" alt="修复" width="640"> </p>

泛化NeRF

python train_across_scene.py configs/nerf_set.yaml
<img src="https://yellow-cdn.veclightyear.com/835a84d5/ee8aeec5-8643-4a0a-9ab4-9a508e90c0c8.gif" alt="GIF" width="500px">

更多示例

以NeRF为例的命令说明:

  • model.basis_dims=[4, 4, 4, 2, 2, 2]调整每个层级的通道数,共6个层级,总共18个通道。
  • model.basis_resos=[32, 51, 70, 89, 108, 128]表示特征嵌入的分辨率。
  • model.freq_bands=[2.0, 3.2, 4.4, 5.6, 6.8, 8.0]表示在每个层级的坐标变换函数中应用的频率参数。
  • model.coeff_type表示系数场表示,可以是以下之一:[none, x, grid, mlp, vec, cp, vm]。
  • model.basis_type表示基场表示,可以是以下之一:[none, x, grid, mlp, vec, cp, vm, hash]。
  • model.basis_mapping表示坐标变换,可以是以下之一:[x, triangle, sawtooth, trigonometric]。请注意,如果你想使用正交投影,请选择cp或vm基类型,因为它们会自动使用正交投影函数。
  • model.total_params控制总模型大小。需要注意的是,模型的大小能力由model.basis_resos和model.basis_dims决定。total_params参数主要影响系数的能力。
  • exportation.render_only训练后可以通过将此标签设置为1来渲染项目。请同时指定defaults.ckpt标签。
  • exportation....你可以通过将相应的标签设置为1来指定是否在训练后渲染[render_test, render_train, render_path, export_mesh]的项目。

一些预定义的配置(如occNet、DVGO、nerf、iNGP、EG3D)可以在README_FactorField.py中找到。

版权

  • 夏日 - 版权归Johan Hendrik Weissenbruch和荷兰国立博物馆所有。
  • 火星 - 版权归NASA所有。
  • 爱因斯坦 - 版权归Orren Jack Turner所有。
  • 戴珍珠耳环的少女 - 修复版权归Koorosh Orooj所有(CC BY-SA 4.0)。

引用

如果您发现我们的代码或论文有帮助,请考虑引用以下两篇论文:

@article{Chen2023factor,
  title={Factor Fields: A Unified Framework for Neural Fields and Beyond},
  author={Chen, Anpei and Xu, Zexiang and Wei, Xinyue and Tang, Siyu and Su, Hao and Geiger, Andreas},
  journal={arXiv preprint arXiv:2302.01226},
  year={2023}
}

@article{Chen2023SIGGRAPH, 
 title={{Dictionary Fields: Learning a Neural Basis Decomposition}}, 
 author={Anpei, Chen and Zexiang, Xu and Xinyue, Wei and Siyu, Tang and Hao, Su and Andreas, Geiger}, 
 booktitle={International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques (SIGGRAPH)}, 
 year={2023}}

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