Jagiellonian University and others propose DomeGS: using 3D Gaussian splatting to complete the background of outdoor VR scenes
English text is being prepared.
Researchers from institutions including Jagiellonian University in Poland and the University of Cambridge in the UK published a paper on arXiv, proposing the DomeGS framework, which combines generative background completion with 3D Gaussian splatting (3DGS) scene reconstruction to address the missing sky, horizon, and distant views in outdoor VR scenes. 36 participants used Meta Quest Pro to test four groups of outdoor scenes. DomeGS achieved statistically significant improvements in spatial presence and perceived realism (p=0.042), and 75% of participants were more willing to stay for extended periods in virtual environments using DomeGS. The two approaches showed no significant differences in task completion time, head movement distance, or VR sickness symptom scores.
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编译/VR陀螺
10月27日，来自波兰雅盖隆大学、英国剑桥大学等机构的研究人员在arXiv发表论文《DomeGS: Perceptually Consistent Background Completion for Unbounded 3D Gaussian Splatting in Virtual Reality》，提出一种名为DomeGS的三维场景背景补全框架，旨在解决3D高斯泼溅（3D Gaussian Splatting，3DGS）重建户外VR场景时，天空、地平线及远景内容缺失的问题。
据了解，3DGS能够利用图像数据重建高保真三维场景，并支持实时渲染，但在重建大范围户外环境时，由于远处物体缺少足够的视差及几何信息，容易出现天空缺失、场景边缘不连续或悬浮伪影等问题，影响用户在VR环境中的沉浸体验。
传统VR应用通常采用天空盒（Skybox）或天空穹顶（Skydome）填充远景，但这类独立背景方案可能与3DGS重建的近景产生颜色、光照及透视差异，在用户移动视角时尤其容易暴露画面衔接问题。
针对这一局限，研究团队提出DomeGS框架，将生成式背景补全与3DGS场景重建相结合，使天空及远景直接成为统一三维场景的一部分。
技术方面，DomeGS首先从已有3DGS场景提取全景图像，利用生成模型补全缺失的天空及远景内容；随后根据场景几何结构生成新的多视角训练数据，并在有限半径的球形区域内添加和优化高斯基元，最终将补全背景与原有三维场景融合。
与传统天空盒不同，DomeGS能够在用户移动时呈现更符合空间深度关系的运动视差，同时改善远近景之间的视觉连续性，减少背景接缝及光照不一致等问题。
实验方面，研究团队招募36名参与者，使用Meta Quest Pro头显对四组户外场景进行测试，并比较DomeGS与传统天空盒方案的体验差异。
结果显示，DomeGS在空间临场感和感知真实感两项指标上均取得具有统计学显著性的提升（p=0.042）。在主观偏好调查中，75%的参与者表示更愿意在采用DomeGS的虚拟环境中长时间停留，69.4%的参与者认为其更适合全景场景观看。
此外，两种方案在任务完成时间、头部移动距离及VR眩晕症状评分方面未呈现明显差异，表明DomeGS在提升场景真实感的同时，没有在本次实验中带来显著增加的操作负担或不适感。
研究团队认为，DomeGS为3DGS户外场景的背景补全提供了一种新的技术路径，有助于改善基于真实环境重建的VR内容质量。不过，目前相关成果仍处于研究阶段，其在更复杂场景及实际应用中的表现仍有待进一步验证。
来源：arXiv
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