NeRF从入门到放弃2:InstantNGP

2024-06-22 14:12
文章标签 入门 放弃 nerf instantngp

本文主要是介绍NeRF从入门到放弃2:InstantNGP,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

原始的NeRF每条光线上的点都要经过MLP的查询,才能得到其密度和颜色值,要查询的点非常多,而MLP的推理是比较耗时的。

InstantNGP将空间划分成多个层级的体素(voxels),并且在每个体素内部使用神经网络来预测feature。

而Plenoxels则干脆就不使用神经网络了,它直接在体素中存储场景的辐射亮度和密度信息。通过使用球谐函数(Spherical Harmonics)来近似每个体素内的光照分布,Plenoxels能够有效地压缩存储需求,同时保持高质量的渲染效果。这种方法避免了复杂的神经网络计算,显著提升了渲染速度。Tesla用的就是这种方法。

Direct Voxel Grid也是类似的想法。

现在比较常调用的是InstantNGP,所以我们重点看这个方法。

算法解读

在这里插入图片描述

Given a fully connected neural network 𝑚(y; Φ), we are interested in an encoding of its inputs y = enc(x; 𝜃 ) that improves the approximation quality and training speed across a wide range of applications without incurring a notable performance overhead

InstantNGP把空间划分成多个分辨率,具体查询某个点的feature时,利用hash表查询到这个点附近的四个角点,这四个角点的feature是已知的,通过三线性插值的方法,得到该点在该分辨率下的feature。

最终的feature是多个分辨率下的feature concate起来,作为最终的feature。

也就是说,原始的NeRF是输入(x,y,z),经过mlp,输出feature;而InstantNGP是输入(x,y,z),查询其4个邻域的feature(事先编码好的,所以很快),插值得到feature。

参数意义

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

5个参数,根据最小、最大分辨率和层数,计算出每一层的放大系数,也就是等比数列的公比(也就是b)。算出公比后每一层的分辨率就是Nmin * b的l次方,l是层的序号。

F是要编码成的向量的维度。

T表示hash表的最大容量,如果超过了这个最大容量,就会出现hash冲突。

如第一张图中编码的feature是2维,有2个层级(L),那最后的特征向量就是这两个层级的特征向量concate起来,是4维度。

代码实例

# nerfstudio/field_components/encodings.py
class HashEncoding(Encoding):"""Hash encodingArgs:num_levels: Number of feature grids.min_res: Resolution of smallest feature grid.max_res: Resolution of largest feature grid.log2_hashmap_size: Size of hash map is 2^log2_hashmap_size.features_per_level: Number of features per level.hash_init_scale: Value to initialize hash grid.implementation: Implementation of hash encoding. Fallback to torch if tcnn not available.interpolation: Interpolation override for tcnn hashgrid. Not supported for torch unless linear.n_input_dims: Number of input dimensions (typically 3 for x,y,z)"""def __init__(self,num_levels: int = 16,min_res: int = 16,max_res: int = 1024,log2_hashmap_size: int = 19,features_per_level: int = 2,hash_init_scale: float = 0.001,implementation: Literal["tcnn", "torch"] = "tcnn",interpolation: Optional[Literal["Nearest", "Linear", "Smoothstep"]] = None,n_input_dims: int = 3,) -> None:super().__init__(in_dim=3)self.num_levels = num_levelsself.min_res = min_resself.features_per_level = features_per_levelself.hash_init_scale = hash_init_scaleself.log2_hashmap_size = log2_hashmap_sizeself.hash_table_size = 2**log2_hashmap_sizeself.min_res = min_resself.hash_init_scale = hash_init_scalelevels = torch.arange(num_levels)self.growth_factor = np.exp((np.log(max_res) - np.log(min_res)) / (num_levels - 1)) if num_levels > 1 else 1.0self.register_buffer("scalings", torch.floor(min_res * self.growth_factor**levels))self.hash_offset = levels * self.hash_table_sizeself.tcnn_encoding = Noneself.hash_table = torch.empty(0)if implementation == "torch":self.build_nn_modules()elif implementation == "tcnn" and not TCNN_EXISTS:print_tcnn_speed_warning("HashEncoding")self.build_nn_modules()elif implementation == "tcnn":encoding_config = self.get_tcnn_encoding_config(num_levels=self.num_levels,features_per_level=self.features_per_level,log2_hashmap_size=self.log2_hashmap_size,min_res=self.min_res,growth_factor=self.growth_factor,interpolation=interpolation,)self.tcnn_encoding = tcnn.Encoding(n_input_dims=n_input_dims,encoding_config=encoding_config,)if self.tcnn_encoding is None:assert (interpolation is None or interpolation == "Linear"), f"interpolation '{interpolation}' is not supported for torch encoding backend"def build_nn_modules(self) -> None:"""Initialize the torch version of the hash encoding."""self.hash_table = torch.rand(size=(self.hash_table_size * self.num_levels, self.features_per_level)) * 2 - 1self.hash_table *= self.hash_init_scaleself.hash_table = nn.Parameter(self.hash_table)

这篇关于NeRF从入门到放弃2:InstantNGP的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1084511

相关文章

从入门到精通详解Python虚拟环境完全指南

《从入门到精通详解Python虚拟环境完全指南》Python虚拟环境是一个独立的Python运行环境,它允许你为不同的项目创建隔离的Python环境,下面小编就来和大家详细介绍一下吧... 目录什么是python虚拟环境一、使用venv创建和管理虚拟环境1.1 创建虚拟环境1.2 激活虚拟环境1.3 验证虚

Java List 使用举例(从入门到精通)

《JavaList使用举例(从入门到精通)》本文系统讲解JavaList,涵盖基础概念、核心特性、常用实现(如ArrayList、LinkedList)及性能对比,介绍创建、操作、遍历方法,结合实... 目录一、List 基础概念1.1 什么是 List?1.2 List 的核心特性1.3 List 家族成

c++日志库log4cplus快速入门小结

《c++日志库log4cplus快速入门小结》文章浏览阅读1.1w次,点赞9次,收藏44次。本文介绍Log4cplus,一种适用于C++的线程安全日志记录API,提供灵活的日志管理和配置控制。文章涵盖... 目录简介日志等级配置文件使用关于初始化使用示例总结参考资料简介log4j 用于Java,log4c

史上最全MybatisPlus从入门到精通

《史上最全MybatisPlus从入门到精通》MyBatis-Plus是MyBatis增强工具,简化开发并提升效率,支持自动映射表名/字段与实体类,提供条件构造器、多种查询方式(等值/范围/模糊/分页... 目录1.简介2.基础篇2.1.通用mapper接口操作2.2.通用service接口操作3.进阶篇3

Python自定义异常的全面指南(入门到实践)

《Python自定义异常的全面指南(入门到实践)》想象你正在开发一个银行系统,用户转账时余额不足,如果直接抛出ValueError,调用方很难区分是金额格式错误还是余额不足,这正是Python自定义异... 目录引言:为什么需要自定义异常一、异常基础:先搞懂python的异常体系1.1 异常是什么?1.2

Python实现Word转PDF全攻略(从入门到实战)

《Python实现Word转PDF全攻略(从入门到实战)》在数字化办公场景中,Word文档的跨平台兼容性始终是个难题,而PDF格式凭借所见即所得的特性,已成为文档分发和归档的标准格式,下面小编就来和大... 目录一、为什么需要python处理Word转PDF?二、主流转换方案对比三、五套实战方案详解方案1:

Spring WebClient从入门到精通

《SpringWebClient从入门到精通》本文详解SpringWebClient非阻塞响应式特性及优势,涵盖核心API、实战应用与性能优化,对比RestTemplate,为微服务通信提供高效解决... 目录一、WebClient 概述1.1 为什么选择 WebClient?1.2 WebClient 与

Spring Boot 与微服务入门实战详细总结

《SpringBoot与微服务入门实战详细总结》本文讲解SpringBoot框架的核心特性如快速构建、自动配置、零XML与微服务架构的定义、演进及优缺点,涵盖开发环境准备和HelloWorld实战... 目录一、Spring Boot 核心概述二、微服务架构详解1. 微服务的定义与演进2. 微服务的优缺点三

从入门到精通详解LangChain加载HTML内容的全攻略

《从入门到精通详解LangChain加载HTML内容的全攻略》这篇文章主要为大家详细介绍了如何用LangChain优雅地处理HTML内容,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录引言:当大语言模型遇见html一、HTML加载器为什么需要专门的HTML加载器核心加载器对比表二

从入门到进阶讲解Python自动化Playwright实战指南

《从入门到进阶讲解Python自动化Playwright实战指南》Playwright是针对Python语言的纯自动化工具,它可以通过单个API自动执行Chromium,Firefox和WebKit... 目录Playwright 简介核心优势安装步骤观点与案例结合Playwright 核心功能从零开始学习