WaterGs：一种基于3D高斯的动态水体生成方法

朱烨; 郑恒杰; 陈闯; 戈文一; 谭诗瀚; 袁霞; 王盛杰

doi:10.11907/rjdk.242041

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WaterGs：一种基于3D高斯的动态水体生成方法

图形图像处理 | 更新时间：2026-04-30

- WaterGs：一种基于3D高斯的动态水体生成方法
- WaterGs：A Dynamic Water Generation Method Based on 3D Gaussian
- 软件导刊 2026年25卷第4期页码：148-154
- 作者机构：
  
  1.成都信息工程大学计算机学院
  2.中国民用航空飞行学院民航飞行技术与飞行安全科研基地，四川成都 610225
- 作者简介：
  
  朱烨（1975-），女，博士，成都信息工程大学计算机学院副教授、硕士生导师，研究方向为图像处理及应用
  郑恒杰（2000-），男，成都信息工程大学计算机学院硕士研究生，研究方向为计算机图形学
  陈闯。
  戈文一（1986-），男，成都信息工程大学计算机学院助理研究教授，研究方向为遥感图像增强
  谭诗瀚（1986-），男，成都信息工程大学计算机学院助理研究教授，研究方向为计算机图形学、虚拟现实开发的实时渲染系统飞行模拟
  袁霞（1987-），女，成都信息工程大学计算机学院助理研究教授，研究方向为图形与图像处理
  王盛杰（1989-），男，中国民用航空飞行学院民航飞行技术与飞行安全科研基地助理研究员，研究方向为光学工程、机器视觉。
- 基金信息：
  
  四川省科学技术厅重点研发项目(2024YFG0009);四川省科技计划项目(2023YFG0304);民航飞行技术与飞行安全重点实验室开放基金项目(FZ2022KF08;FZ2021KF18)
- DOI：10.11907/rjdk.242041
  中图分类号： TP391.41
- 收稿：2025-02-27，
  
  纸质出版：2026-04-15
- 稿件说明：
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朱烨,郑恒杰,陈闯等.WaterGs：一种基于3D高斯的动态水体生成方法[J].软件导刊,2026,25(04):148-154.

ZHU Ye,ZHENG Hengjie,CHEN Chuang,et al.WaterGs：A Dynamic Water Generation Method Based on 3D Gaussian[J].Software Guide,2026,25(04):148-154.
朱烨,郑恒杰,陈闯等.WaterGs：一种基于3D高斯的动态水体生成方法[J].软件导刊,2026,25(04):148-154. DOI： 10.11907/rjdk.242041.

ZHU Ye,ZHENG Hengjie,CHEN Chuang,et al.WaterGs：A Dynamic Water Generation Method Based on 3D Gaussian[J].Software Guide,2026,25(04):148-154. DOI： 10.11907/rjdk.242041.

摘要

动态水体生成方法是计算机图形学的主要研究任务之一。传统的水体生成方式并不能根据二维照片生成动态的三维水体，导致水体生成过程繁琐且缺乏真实性。为解决上述问题，提出一种基于3D高斯的水体生成方法WaterGs。首先，在静态重建过程中引入三维线性插值，通过填补缺失的数据点以保证静态水体模型表面的连续性和准确性；其次，根据不透明度阈值确定水体内外边界，对水体模型进行内部粒子填充，以提升动态重建效果；最后，将求解得到的水体运动轨迹、速度通过物理嵌入技术赋予水体模型，实现了水体动态生成。实验结果表明，WaterGs的PSNR、SSIM指标为30.92和0.859，与基准算法相比分别提升了7.58%和15.2%，并且实现了静态水体的动态化，显示出了其在水体生成中的优势。

Abstract

Dynamic water generation is a key task in computer graphics. Traditional methods struggle to generate dynamic 3D water from 2D images， leading to a complicated and unrealistic process. To solve this， we propose a 3D Gaussian-based water generation method called WaterGs. In the static reconstruction phase， 3D linear interpolation is applied to fill missing data points， ensuring the continuity and accuracy of the water surface. Next， the internal and external boundaries of the water model are determined using opacity thresholds， and particles are added to enhance dynamic reconstruction. Finally， the water motion trajectories and velocities are embedded into the model using physical embedding techniques to achieve dynamic water generation. The experimental results show that WaterGs achieves PSNR and SSIM of 30.92 and 0.859， improving by 7.58% and 15.2% over the baseline， respectively. It also enables dynamic rendering of static water， highlighting its advantages in water generation.

关键词

Keywords

references

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