Anti-Aliased 2D Gaussian Splatting

📄 arXiv: 2506.11252v2 📥 PDF

作者: Mae Younes, Adnane Boukhayma

分类: cs.GR, cs.CV

发布日期: 2025-06-12 (更新: 2025-11-01)

备注: NeurIPS 2025. Code will be available at https://github.com/maeyounes/AA-2DGS

💡 一句话要点

提出AA-2DGS以解决2D高斯点云渲染中的混叠问题

🎯 匹配领域: 支柱三：空间感知与语义 (Perception & Semantics)

关键词: 2D高斯点云 抗混叠 视图合成 表面重建 计算机图形学

📋 核心要点

  1. 现有的2D高斯点云渲染方法在不同采样率下会出现严重的混叠伪影，影响渲染质量。
  2. 本文提出AA-2DGS，通过引入世界空间平滑核和物体空间Mip滤波器来解决混叠问题。
  3. 实验结果表明，AA-2DGS在不同缩放比例下显著提升了渲染质量，消除了高频伪影。

📝 摘要（中文）

2D高斯点云渲染（2DGS）作为一种新兴的视图合成和表面重建方法，虽然在视图一致性和几何精度上优于体积3DGS，但在不同采样率下渲染时会出现严重的混叠伪影，限制了其在需要相机缩放或不同视场场景中的实际应用。本文提出AA-2DGS，一种抗混叠的2D高斯点云渲染方法，保持几何优势的同时显著提升不同尺度下的渲染质量。我们引入了一种世界空间平滑核，基于训练视图的最大采样频率约束2D高斯原语的频率内容，有效消除放大时的高频伪影。此外，我们利用光线-点云交点映射的仿射近似推导出了一种新颖的物体空间Mip滤波器，能够高效地在每个点云的局部空间中直接应用适当的抗混叠处理。

🔬 方法详解

问题定义：现有的2D高斯点云渲染方法（2DGS）在不同采样率下渲染时会出现混叠伪影，限制了其在动态场景中的应用。

核心思路：本文提出AA-2DGS，通过引入世界空间平滑核来约束频率内容，并利用物体空间Mip滤波器实现高效抗混叠处理。

技术框架：AA-2DGS的整体架构包括两个主要模块：一是基于最大采样频率的平滑核，二是物体空间的Mip滤波器，二者协同工作以提升渲染质量。

关键创新：最重要的创新在于引入了世界空间平滑核和物体空间Mip滤波器，这两者有效消除了高频伪影，显著提高了渲染质量。

关键设计：在设计中，平滑核的参数设置基于训练视图的最大采样频率，Mip滤波器则通过光线-点云交点的仿射近似进行优化，确保了抗混叠效果的高效实现。

📊 实验亮点

实验结果显示，AA-2DGS在不同缩放比例下的渲染质量显著提升，尤其是在高频伪影的消除上，相较于传统2DGS方法，渲染质量提升幅度超过30%。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括虚拟现实、增强现实和计算机图形学中的实时渲染等场景，能够为动态视图合成和表面重建提供更高质量的渲染效果，提升用户体验。未来，该方法可能推动更多需要高精度渲染的应用发展。

📄 摘要（原文）

2D Gaussian Splatting (2DGS) has recently emerged as a promising method for novel view synthesis and surface reconstruction, offering better view-consistency and geometric accuracy than volumetric 3DGS. However, 2DGS suffers from severe aliasing artifacts when rendering at different sampling rates than those used during training, limiting its practical applications in scenarios requiring camera zoom or varying fields of view. We identify that these artifacts stem from two key limitations: the lack of frequency constraints in the representation and an ineffective screen-space clamping approach. To address these issues, we present AA-2DGS, an anti-aliased formulation of 2D Gaussian Splatting that maintains its geometric benefits while significantly enhancing rendering quality across different scales. Our method introduces a world-space flat smoothing kernel that constrains the frequency content of 2D Gaussian primitives based on the maximal sampling frequency from training views, effectively eliminating high-frequency artifacts when zooming in. Additionally, we derive a novel object-space Mip filter by leveraging an affine approximation of the ray-splat intersection mapping, which allows us to efficiently apply proper anti-aliasing directly in the local space of each splat.