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摩尔线程开源自研3DGS三维高斯溅射基础库LiteGS

训练加速超10倍
2025-12-18
來(lái)源:IT之家
關(guān)鍵詞: 摩尔线程 GPU 3DGS

12 月 17 日消息,在香港舉辦的全球圖形學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)盛會(huì) SIGGRAPH Asia 2025 上,摩爾線程今日在 3D Gaussian Splatting Reconstruction Challenge(3DGS 重建挑戰(zhàn)賽)中憑借自研技術(shù) LiteGS 斬獲銀獎(jiǎng)。

3D Gaussian Splatting(3DGS,三維高斯濺射)是 2023 年提出的一項(xiàng) 3D 場(chǎng)景表示與渲染技術(shù),以可參數(shù)化的 3D 高斯分布為核心,實(shí)現(xiàn)了畫質(zhì)、效率與資源占用之間的平衡。與傳統(tǒng) NeRF 相比,3DGS 在保持逼真渲染質(zhì)量的前提下,將渲染效率提升數(shù)百至上千倍,并在光線追蹤、VR / AR 實(shí)時(shí)渲染、多模態(tài)融合等方向展現(xiàn)出極強(qiáng)的適應(yīng)性與擴(kuò)展性。

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本次競(jìng)賽為參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)置的任務(wù)為:參賽者需在 60 秒內(nèi),基于主辦方提供的真實(shí)終端視頻序列(10–30 秒)、存在誤差的相機(jī)軌跡以及終端 SLAM 點(diǎn)云,在極短時(shí)間內(nèi)完成完整的 3DGS 高質(zhì)量重建。

摩爾線程 AI 團(tuán)隊(duì)以參賽編號(hào)“MT-AI”進(jìn)入決賽階段,在重建精度與效率兩項(xiàng)指標(biāo)上取得亮眼表現(xiàn):

平均 PSNR:27.58(位列前三)

重建耗時(shí):34 秒(領(lǐng)先多數(shù)隊(duì)伍)

憑借 3DGS 算法構(gòu)建能力與軟硬件協(xié)同優(yōu)化優(yōu)勢(shì),摩爾線程最終獲得二等獎(jiǎng)(銀牌)的成績(jī)。

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作為一種新興的場(chǎng)景表示與新視角合成技術(shù),3DGS 憑借高渲染質(zhì)量與實(shí)時(shí)渲染速度,在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與視覺領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了顯著突破。該技術(shù)通過(guò)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的各向異性三維高斯基元來(lái)表示三維場(chǎng)景,以實(shí)現(xiàn)逼真的渲染效果,并在自動(dòng)駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。

然而,盡管 3DGS 的渲染速度極快,其訓(xùn)練過(guò)程卻往往需要數(shù)十分鐘甚至數(shù)小時(shí),成為制約其廣泛應(yīng)用的主要瓶頸?,F(xiàn)有優(yōu)化方案往往僅從單一層面入手,難以系統(tǒng)性地解決訓(xùn)練過(guò)程中的性能制約。

為此,摩爾線程自主研發(fā)了 3DGS 基礎(chǔ)庫(kù) LiteGS,首次實(shí)現(xiàn)了從底層 GPU 系統(tǒng)、中層數(shù)據(jù)管理到高層算法設(shè)計(jì)的全鏈路協(xié)同優(yōu)化:

在 GPU 系統(tǒng)層面,摩爾線程創(chuàng)新提出基于“One Warp Per Tile”原則的“Warp-Based Raster”新范式,將梯度聚合簡(jiǎn)化為一次 Warp 內(nèi)歸約,并結(jié)合掃描線算法與混合精度策略,大幅降低梯度計(jì)算開銷,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效的像素級(jí)統(tǒng)計(jì)能力;

在數(shù)據(jù)管理層,引入“聚類-剔除-壓縮”流水線,借助 Morton 編碼以極低開銷對(duì)高斯基元進(jìn)行動(dòng)態(tài)空間重排,顯著提升數(shù)據(jù)局部性,減少緩存失效與 Warp 分支;

在算法設(shè)計(jì)層,摒棄原有模糊的度量指標(biāo),采用更為魯棒的像素不透明度梯度方差作為致密化的核心判據(jù),精準(zhǔn)識(shí)別欠擬合區(qū)域,其輕量化計(jì)算直接受益于底層光柵化器的高效統(tǒng)計(jì)支持。

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通過(guò)系統(tǒng)與算法的協(xié)同優(yōu)化,LiteGS 在訓(xùn)練效率與重建質(zhì)量上均實(shí)現(xiàn)顯著領(lǐng)先。

在達(dá)到與當(dāng)前質(zhì)量最優(yōu)方案同等水平時(shí),LiteGS 可獲得 10.8 倍的訓(xùn)練加速,且參數(shù)量減少一半以上;

在相同參數(shù)量下,LiteGS 在 PSNR 指標(biāo)上超出主流方案 0.2–0.4 dB,訓(xùn)練時(shí)間縮短 3.8 至 7 倍。

針對(duì)輕量化模型,LiteGS 僅需原版 3DGS 約 10% 的訓(xùn)練時(shí)間與 20% 的參數(shù)量,即可實(shí)現(xiàn)同等質(zhì)量。

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目前,LiteGS 已在 GitHub 平臺(tái)全面開源。


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