diffusion-models novel-view-synthesis scene-reconstruction large-scale-dataset vision-benchmark radiance-fields distractor-free psnr-lpipls
Abstract
Advances in radiance fields have enabled photorealistic novel view synthesis. In several domains, large-scale real-world datasets have been developed to support comprehensive benchmarking and to facilitate progress beyond scene-specific reconstruction. However, for distractor-free radiance fields, a large-scale dataset with clean and cluttered images per scene remains lacking, limiting the development. To address this gap, we introduce DF3DV-1K, a large-scale real-world dataset comprising 1,048 scenes, each providing clean and cluttered image sets for benchmarking. In total, the dataset contains 89,924 images captured using consumer cameras to mimic casual capture, spanning 128 distractor types and 161 scene themes across indoor and outdoor environments. A curated subset of 41 scenes, DF3DV-41, is systematically designed to evaluate the robustness of distractor-free radiance field methods under challenging scenarios. Using DF3DV-1K, we benchmark nine recent distractor-free radiance field methods and 3D Gaussian Splatting, identifying the most robust methods and the most challenging scenarios. Beyond benchmarking, we demonstrate an application of DF3DV-1K by fine-tuning a diffusion-based 2D enhancer to improve radiance field methods, achieving average improvements of 0.96 dB PSNR and 0.057 LPIPS on the held-out set (e.g., DF3DV-41) and the On-the-go dataset. We hope DF3DV-1K facilitates the development of distractor-free vision and promotes progress beyond scene-specific approaches. The dataset and leaderboard are available at https://johnnylu305.github.io/df3dv1k_web/.
한국어 요약
한 줄 요약
DF3DV-1K는 1,048개 장면의 정제된/잡음 있는 이미지를 포함한 대규모 데이터셋으로, 무방해 라디언스 필드 연구를 위한 벤치마크를 제시한다.
핵심 기여도
- DF3DV-1K는 1,048개 장면, 89,924장의 이미지로 구성된 대규모 실세계 데이터셋이다.
- 128개의 방해 요소 유형과 161개의 장면 테마를 포함하며, 실내/실외 환경을 아우른다.
- 41개 장면으로 구성된 DF3DV-41은 어려운 시나리오에서의 무방해 라디언스 필드 메서드의 안정성을 평가한다.
- 9개의 최신 무방해 라디언스 필드 메서드와 3D Gaussian Splatting을 대규모로 벤치마크하여 AsymGS, RobustSplat이 가장 안정적임을 밝혔다.
핵심 아이디어
기존 라디언스 필드 연구는 특정 장면에 의존적이었으며, 무방해 시각화를 위한 대규모 데이터셋이 부족했다. DF3DV-1K는 이 문제를 해결하기 위해 정제된(clean)와 잡음 있는(cluttered) 이미지를 각 장면에 포함시켜, 무방해 라디언스 필드 메서드의 일반화 능력을 평가할 수 있는 기반을 제공한다. 특히, DF3DV-41은 17가지 방해 요소와 장면 시나리오를 포함해 어려운 상황에서의 성능을 측정한다. 이는 기존 연구에서 부족했던 시나리오 기반 평가를 가능하게 한다.
기술적 접근법
- **데이터 수집**: 소비자 카메라로 촬영하여 일상적인 촬영 조건을 재현.
- **데이터셋 구성**: 1,048개 장면, 89,924장의 이미지, 128개 방해 요소 유형, 161개 장면 테마.
- **DF3DV-41**: 41개 장면으로 구성된 하위 집합, 17가지 방해 요소와 장면 시나리오 포함.
- **벤치마크**: 9개의 최신 무방해 라디언스 필드 메서드와 3D Gaussian Splatting을 1,048개 장면에서 평가.
- **DI2FIX**: DIFIX를 DF3DV-1K* (1,007개 장면)에서 미세 조정하여 2D 향상 모듈로 활용.
주요 결과
- **PSNR/LPIPS 개선**: DI2FIX는 DF3DV-41과 On-the-go 데이터셋에서 평균 0.96 dB PSNR, 0.057 LPIPS 개선.
- **메서드 순위**: AsymGS, RobustSplat이 가장 안정적, OCSplats, DeGauss가 뒤를 이음.
- **DF3DV-41 평가**: 반복적/유사한 방해 요소, 야간 장면 등이 가장 어려운 시나리오로 나타남.
- **성능 추이**: PSNR, SSIM 기준에서 최근 논문 순서와 일치하며, 성능 향상이 지속적으로 나타남.
의의 및 한계
DF3DV-1K는 무방해 라디언스 필드 연구의 체계적 발전을 촉진하는 기반을 제공한다. 특히, 장면별 최적화를 넘어 일반화된 모델 개발을 지원하며, DI2FIX를 통해 2D 향상 모듈과 결합한 새로운 연구 방향을 제시한다. 그러나 데이터셋 크기는 일반적인 대규모 데이터셋보다 작으며, 촬영 비용과 시나리오 설계의 복잡성으로 인해 제한된다. 또한, DI2FIX는 입력이 심각하게 손상되거나 편향된 경우 실패할 수 있다.
실용적 활용
DF3DV-1K는 AR/VR, 자율주행, 영상 보안 등에서의 무방해 시각화 기술 개발에 활용 가능하다. 특히, 소비자 카메라로 촬영된 일상적인 장면에서의 정확한 3D 재구성을 필요로 하는 산업 분야에서 유용하다.