Порівняльний аналіз методів NeRF та 3D Gaussian Splatting для задачі 3D-реконструкції обличчя в естетичній медицині

Abstract

Об’єкт дослідження – процес генерації тривимірних зображень (3D моделей) на основі двовимірних зображень (2D входів). Предмет дослідження – методи нейронних полів випромінювання (NeRF) та тривимірного гаусового розсіювання (3D Gaussian Splatting) для побудови 3D-моделей в естетичній медицині. Мета роботи – порівняльний аналіз найбільш актуальних методів 3D реконструкції обличчя у сфері естетичної медицини, а саме нейронних полів випромінювання (NeRF) та 3D Gaussian Splatting (3DGS). Методи дослідження – методи комп'ютерного зору та машинного навчання, диференційований об'ємний рендеринг (ray marching, splatting), експериментальне моделювання простору, математичний та статистичний аналіз результатів за допомогою геометричних, фотометричних, перцептивних і клінічних метрик. Виконано огляд сучасних архітектур 3D-реконструкції обличчя. Здійснено програмну реалізацію моделей HeadNeRF та FastAvatar. Проведено експериментальне моделювання та комплексний порівняльний аналіз цих методів за геометричними (RMSE, CD), фотометричними (PSNR, SSIM, LPIPS) та клінічними (LRE, ICC) метриками, а також за швидкістю рендерингу для визначення їхньої придатності у практичній естетичній медицині.