A Real-world Display Inverse Rendering Dataset¶

会议: ICCV 2025
arXiv: 2508.14411
代码: https://michaelcsj.github.io/DIR/ (项目页，含代码和数据集)
领域: 3D视觉 / 逆渲染 / 数据集
关键词: 逆渲染, LCD显示器光源, 光度立体, BRDF, 偏振成像

一句话总结¶

构建了首个基于LCD显示器-相机系统的真实世界逆渲染数据集，包含16个物体的OLAT（逐像素点亮）采集图像、偏振信息和GT几何，并提出简单有效的基线方法（基于Cook-Torrance BRDF的可微渲染优化），在150秒内超越现有逆渲染方法。

逆渲染需要在多光照条件下采集物体图像。Light stage成本高昂，手持闪光灯采集需多次拍摄。LCD显示器可作为高分辨率可编程面光源，且自带偏振特性可分离漫反射和镜面反射——是理想的低成本逆渲染平台。但此前没有基于显示器-相机系统的公开真实世界数据集，阻碍了该方向的发展。

填补display-camera逆渲染领域的数据集空白。同时，显示器逆渲染面临独特挑战：近场光照、有限的光-视角角度采样、显示器背光干扰、低信噪比——需要评估现有方法在这些条件下的表现。

输入：LCD显示器发出OLAT照明模式，立体偏振相机采集图像 → 通过偏振分离得到漫反射/镜面反射图像 → 利用OLAT线性叠加模拟任意照明 → 基线方法：光度立体初始化法线+立体匹配初始化深度 → Cook-Torrance BRDF可微渲染优化

显示器-相机成像系统: Samsung Odyssey Ark LCD显示器(600 cd/m²) + FLIR立体偏振RGB相机对。显示器像素分为16×9=144个超像素（每个240×240物理像素），解决单像素亮度不足问题。标定显示器背光(空间变化)和非线性响应(gamma)。
偏振漫反射-镜面反射分离: LCD发出垂直偏振光，镜面反射保持偏振态，漫反射变为非偏振。通过Stokes矢量分析4个偏振角度(0°,45°,90°,135°)的图像，分离出漫反射和镜面反射分量。
基线逆渲染方法: 用分析光度立体初始化法线，RAFT-Stereo初始化深度。采用基BRDF表示（Cook-Torrance模型的加权和），通过可微渲染优化法线+反射率参数。150秒内完成。

方法	重光照PSNR(dB)	重光照SSIM	法线MAE(°)
本文基线(OLAT)	39.33-41.28	~0.989	20.94
SRSH	37.27	0.977	23.97