We consider the challenging problem of predicting intrinsic object properties from a single image by exploiting differentiable renderers. Many previous learning-based approaches for inverse graphics adopt rasterization-based renderers and assume naive lighting and material models, which often fail to account for non-Lambertian, specular reflections commonly observed in the wild. In this work, we propose DIBR++, a hybrid differentiable renderer which supports these photorealistic effects by combining rasterization and ray-tracing, taking the advantage of their respective strengths -- speed and realism. Our renderer incorporates environmental lighting and spatially-varying material models to efficiently approximate light transport, either through direct estimation or via spherical basis functions. Compared to more advanced physics-based differentiable renderers leveraging path tracing, DIBR++ is highly performant due to its compact and expressive shading model, which enables easy integration with learning frameworks for geometry, reflectance and lighting prediction from a single image without requiring any ground-truth. We experimentally demonstrate that our approach achieves superior material and lighting disentanglement on synthetic and real data compared to existing rasterization-based approaches and showcase several artistic applications including material editing and relighting.


翻译:我们考虑了从单一图像中利用不同成像来预测内在物体特性这一具有挑战性的问题。许多以前对反向图形采取基于学习的方法,采用以光化为基础的转换器,并采用天真的照明和材料模型,这些模型往往不能说明野生常见的非蓝贝、镜像反射器。在这项工作中,我们建议DIBR++,这是一个混合的可区别成像器,它通过利用各自强项 -- -- 速度和现实主义 -- -- 利用各自的强项 -- -- 速度和现实主义,支持这些光现实效应。我们的成像器采用环境照明和空间变化材料模型,通过直接估计或通过球基功能,有效地接近光迁移。与更先进的基于物理的不同成像器相比,DBRUBR+由于其紧凑和清晰的阴影模型,能够很容易地与单一图像的测量、反映和光学预测学习框架结合,而不需要任何地面真相。我们实验表明,我们的方法实现了更优越的材料和光学取源,在合成材料和真实的图像上,包括与现有数据相比,在合成和真实的修改中实现了。

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