We introduce a new method for diverse foreground generation with explicit control over various factors. Existing image inpainting based foreground generation methods often struggle to generate diverse results and rarely allow users to explicitly control specific factors of variation (e.g., varying the facial identity or expression for face inpainting results). We leverage contrastive learning with latent codes to generate diverse foreground results for the same masked input. Specifically, we define two sets of latent codes, where one controls a pre-defined factor (``known''), and the other controls the remaining factors (``unknown''). The sampled latent codes from the two sets jointly bi-modulate the convolution kernels to guide the generator to synthesize diverse results. Experiments demonstrate the superiority of our method over state-of-the-arts in result diversity and generation controllability.

Our goal with this survey is to provide an overview of the state of the art deep learning technologies for face generation and editing. We will cover popular latest architectures and discuss key ideas that make them work, such as inversion, latent representation, loss functions, training procedures, editing methods, and cross domain style transfer. We particularly focus on GAN-based architectures that have culminated in the StyleGAN approaches, which allow generation of high-quality face images and offer rich interfaces for controllable semantics editing and preserving photo quality. We aim to provide an entry point into the field for readers that have basic knowledge about the field of deep learning and are looking for an accessible introduction and overview.

图像介入寻求一种语义一致的方法，以根据其未掩盖的内容来恢复损坏的图像。以前的方法通常将训练有素的甘恩重复使用，然后在产生逼真的斑块中用于缺少GAN反转的孔。然而，在这些算法中对硬约束的无知可能会产生gan倒置和图像插入之间的差距。在解决这个问题的情况下，我们在本文中设计了一个新颖的GAN反转模型，用于图像插入，称为Interverfill，主要由带有预调制模块的编码器和具有F＆W+潜在空间的GAN生成器组成。在编码器中，预调制网络利用多尺度结构将更多的歧视语义编码为样式向量。为了弥合GAN倒置和图像插入之间的缝隙，提出了F＆W+潜在空间以消除巨大的颜色差异和语义不一致。为了重建忠实和逼真的图像，一个简单而有效的软上升平均潜在模块旨在捕获更多样化的内域模式，以合成大型腐败的高保真质地。在包括Ploce2，Celeba-HQ，Metfaces和Scenery在内的四个具有挑战性的数据集上进行的全面实验表明，我们的Intervill效果优于定性和定量的高级方法，并支持室外图像的完成。

我们提出了Exe-Gan，这是一种新型的使用生成对抗网络的典范引导的面部介绍框架。我们的方法不仅可以保留输入面部图像的质量，而且还可以使用类似示例性的面部属性来完成图像。我们通过同时利用输入图像的全局样式，从随机潜在代码生成的随机样式以及示例图像的示例样式来实现这一目标。我们介绍了一个新颖的属性相似性指标，以鼓励网络以一种自我监督的方式从示例中学习面部属性的风格。为了确保跨地区边界之间的自然过渡，我们引入了一种新型的空间变体梯度反向传播技术，以根据空间位置调整损耗梯度。关于公共Celeba-HQ和FFHQ数据集的广泛评估和实际应用，可以验证Exe-GAN的优越性，从面部镶嵌的视觉质量来看。

Prior work has extensively studied the latent space structure of GANs for unconditional image synthesis, enabling global editing of generated images by the unsupervised discovery of interpretable latent directions. However, the discovery of latent directions for conditional GANs for semantic image synthesis (SIS) has remained unexplored. In this work, we specifically focus on addressing this gap. We propose a novel optimization method for finding spatially disentangled class-specific directions in the latent space of pretrained SIS models. We show that the latent directions found by our method can effectively control the local appearance of semantic classes, e.g., changing their internal structure, texture or color independently from each other. Visual inspection and quantitative evaluation of the discovered GAN controls on various datasets demonstrate that our method discovers a diverse set of unique and semantically meaningful latent directions for class-specific edits.

与传统的头像创建管道相反，这是一个昂贵的过程，现代生成方法直接从照片中学习数据分布，而艺术的状态现在可以产生高度的照片现实图像。尽管大量作品试图扩展无条件的生成模型并达到一定程度的可控性，但要确保多视图一致性，尤其是在大型姿势中，仍然具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个3D肖像生成网络，该网络可产生3D一致的肖像，同时根据有关姿势，身份，表达和照明的语义参数可控。生成网络使用神经场景表示在3D中建模肖像，其生成以支持明确控制的参数面模型为指导。尽管可以通过将图像与部分不同的属性进行对比，但可以进一步增强潜在的分离，但在非面积区域（例如，在动画表达式）时，仍然存在明显的不一致。我们通过提出一种体积混合策略来解决此问题，在该策略中，我们通过将动态和静态辐射场融合在一起，形成一个复合输出，并从共同学习的语义场中分割了两个部分。我们的方法在广泛的实验中优于先前的艺术，在自由视点中观看时，在自然照明中产生了逼真的肖像。所提出的方法还证明了真实图像以及室外卡通面孔的概括能力，在实际应用中显示出巨大的希望。其他视频结果和代码将在项目网页上提供。

大多数现代脸部完成方法采用AutoEncoder或其变体来恢复面部图像中缺失的区域。编码器通常用于学习强大的表现，在满足复杂的学习任务的挑战方面发挥着重要作用。具体地，各种掩模通常在野外的面部图像中呈现，形成复杂的图案，特别是在Covid-19的艰难时期。编码器很难在这种复杂的情况下捕捉如此强大的陈述。为了解决这一挑战，我们提出了一个自我监督的暹罗推论网络，以改善编码器的泛化和鲁棒性。它可以从全分辨率图像编码上下文语义并获得更多辨别性表示。为了处理面部图像的几何变型，将密集的对应字段集成到网络中。我们进一步提出了一种具有新型双重关注融合模块（DAF）的多尺度解码器，其可以以自适应方式将恢复和已知区域组合。这种多尺度架构有利于解码器利用从编码器学习到图像中的辨别性表示。广泛的实验清楚地表明，与最先进的方法相比，拟议的方法不仅可以实现更具吸引力的结果，而且还提高了蒙面的面部识别的性能。

现有的GAN倒置和编辑方法适用于具有干净背景的对齐物体，例如肖像和动物面孔，但通常会为更加困难的类别而苦苦挣扎，具有复杂的场景布局和物体遮挡，例如汽车，动物和室外图像。我们提出了一种新方法，以在gan的潜在空间（例如stylegan2）中倒转和编辑复杂的图像。我们的关键想法是用一系列层的集合探索反演，从而将反转过程适应图像的难度。我们学会预测不同图像段的“可逆性”，并将每个段投影到潜在层。更容易的区域可以倒入发电机潜在空间中的较早层，而更具挑战性的区域可以倒入更晚的特征空间。实验表明，与最新的复杂类别的方法相比，我们的方法获得了更好的反转结果，同时保持下游的编辑性。请参阅我们的项目页面，网址为https://www.cs.cmu.edu/~saminversion。

最近的研究表明，风格老年提供了对图像合成和编辑的下游任务的有希望的现有模型。然而，由于样式盖的潜在代码被设计为控制全球样式，因此很难实现对合成图像的细粒度控制。我们提出了SemanticStylegan，其中发电机训练以分别培训局部语义部件，并以组成方式合成图像。不同局部部件的结构和纹理由相应的潜在码控制。实验结果表明，我们的模型在不同空间区域之间提供了强烈的解剖。当与为样式器设计的编辑方法结合使用时，它可以实现更细粒度的控制，以编辑合成或真实图像。该模型也可以通过传输学习扩展到其他域。因此，作为具有内置解剖学的通用先前模型，它可以促进基于GaN的应用的发展并实现更多潜在的下游任务。

Privacy of machine learning models is one of the remaining challenges that hinder the broad adoption of Artificial Intelligent (AI). This paper considers this problem in the context of image datasets containing faces. Anonymization of such datasets is becoming increasingly important due to their central role in the training of autonomous cars, for example, and the vast amount of data generated by surveillance systems. While most prior work de-identifies facial images by modifying identity features in pixel space, we instead project the image onto the latent space of a Generative Adversarial Network (GAN) model, find the features that provide the biggest identity disentanglement, and then manipulate these features in latent space, pixel space, or both. The main contribution of the paper is the design of a feature-preserving anonymization framework, StyleID, which protects the individuals' identity, while preserving as many characteristics of the original faces in the image dataset as possible. As part of the contribution, we present a novel disentanglement metric, three complementing disentanglement methods, and new insights into identity disentanglement. StyleID provides tunable privacy, has low computational complexity, and is shown to outperform current state-of-the-art solutions.

Although Generative Adversarial Networks (GANs) have made significant progress in face synthesis, there lacks enough understanding of what GANs have learned in the latent representation to map a random code to a photo-realistic image. In this work, we propose a framework called InterFaceGAN to interpret the disentangled face representation learned by the state-of-the-art GAN models and study the properties of the facial semantics encoded in the latent space. We first find that GANs learn various semantics in some linear subspaces of the latent space. After identifying these subspaces, we can realistically manipulate the corresponding facial attributes without retraining the model. We then conduct a detailed study on the correlation between different semantics and manage to better disentangle them via subspace projection, resulting in more precise control of the attribute manipulation. Besides manipulating the gender, age, expression, and presence of eyeglasses, we can even alter the face pose and fix the artifacts accidentally made by GANs. Furthermore, we perform an in-depth face identity analysis and a layer-wise analysis to evaluate the editing results quantitatively. Finally, we apply our approach to real face editing by employing GAN inversion approaches and explicitly training feed-forward models based on the synthetic data established by InterFaceGAN. Extensive experimental results suggest that learning to synthesize faces spontaneously brings a disentangled and controllable face representation.

最近在图像编辑中找到了生成的对抗网络（GANS）。但是，大多数基于GaN的图像编辑方法通常需要具有用于训练的语义分段注释的大规模数据集，只提供高级控制，或者仅在不同图像之间插入。在这里，我们提出了EditGan，一种用于高质量，高精度语义图像编辑的新方法，允许用户通过修改高度详细的部分分割面罩，例如，为汽车前灯绘制新掩模来编辑图像。编辑登上的GAN框架上建立联合模型图像及其语义分割，只需要少数标记的示例，使其成为编辑的可扩展工具。具体地，我们将图像嵌入GaN潜在空间中，并根据分割编辑执行条件潜代码优化，这有效地修改了图像。算优化优化，我们发现在实现编辑的潜在空间中找到编辑向量。该框架允许我们学习任意数量的编辑向量，然后可以直接应用于交互式速率的其他图像。我们通过实验表明，EditGan可以用前所未有的细节和自由来操纵图像，同时保留完整的图像质量。我们还可以轻松地组合多个编辑并执行超出EditGan训练数据的合理编辑。我们在各种图像类型上展示编辑，并定量优于标准编辑基准任务的几种先前编辑方法。

最近的图像入介方法取得了长足的进步，但在处理复杂图像中的大孔时，通常很难产生合理的图像结构。这部分是由于缺乏有效的网络结构可以捕获图像的远程依赖性和高级语义。我们提出了级联调制GAN（CM-GAN），这是一种新的网络设计，由编码器组成，该设计由带有傅立叶卷积块的编码器组成，该块从带有孔的输入图像中提取多尺度特征表示，并带有带有新型级联全球空间调制的双流式解码器在每个比例尺上块。在每个解码器块中，首先应用全局调制以执行粗糙和语义感知的结构合成，然后进行空间调制以进一步以空间自适应的方式调整特征图。此外，我们设计了一种对象感知的培训方案，以防止网络在孔内部幻觉，从而满足实际情况下对象删除任务的需求。进行了广泛的实验，以表明我们的方法在定量和定性评估中都显着优于现有方法。请参阅项目页面：\ url {https://github.com/htzheng/cm-gan-inpainting}。

We explore and analyze the latent style space of Style-GAN2, a state-of-the-art architecture for image generation, using models pretrained on several different datasets. We first show that StyleSpace, the space of channel-wise style parameters, is significantly more disentangled than the other intermediate latent spaces explored by previous works. Next, we describe a method for discovering a large collection of style channels, each of which is shown to control a distinct visual attribute in a highly localized and disentangled manner. Third, we propose a simple method for identifying style channels that control a specific attribute, using a pretrained classifier or a small number of example images. Manipulation of visual attributes via these StyleSpace controls is shown to be better disentangled than via those proposed in previous works. To show this, we make use of a newly proposed Attribute Dependency metric. Finally, we demonstrate the applicability of StyleSpace controls to the manipulation of real images. Our findings pave the way to semantically meaningful and well-disentangled image manipulations via simple and intuitive interfaces.

在本文中，我们解决了神经面部重演的问题，鉴于一对源和目标面部图像，我们需要通过将目标的姿势（定义为头部姿势及其面部表情定义）通过同时保留源的身份特征（例如面部形状，发型等），即使在源头和目标面属于不同身份的挑战性情况下也是如此。在此过程中，我们解决了最先进作品的一些局限在推理期间标记的数据以及c）它们不保留大型头部姿势变化中的身份。更具体地说，我们提出了一个框架，该框架使用未配对的随机生成的面部图像学会通过合并最近引入的样式空间$ \ Mathcal $ \ Mathcal {S} $ of Stylegan2的姿势，以将面部的身份特征从其姿势中解脱出来表现出显着的分解特性。通过利用这一点，我们学会使用3D模型的监督成功地混合了一对源和目标样式代码。随后用于重新制定的最终潜在代码由仅与源的面部姿势相对应的潜在单位和仅与源身份相对应的单位组成，从而显着改善了与最近的状态性能相比的重新制定性能。艺术方法。与艺术的状态相比，我们定量和定性地表明，即使在极端的姿势变化下，提出的方法也会产生更高的质量结果。最后，我们通过首先将它们嵌入预告片发电机的潜在空间来报告实际图像。我们在：https：//github.com/stelabou/stylemask上公开提供代码和预估计的模型

生成的对抗网络（GANS）已经实现了图像生成的照片逼真品质。但是，如何最好地控制图像内容仍然是一个开放的挑战。我们介绍了莱特基照片，这是一个两级GaN，它在古典GAN目标上训练了训练，在一组空间关键点上有内部调节。这些关键点具有相关的外观嵌入，分别控制生成对象的位置和样式及其部件。我们使用合适的网络架构和培训方案地址的一个主要困难在没有领域知识和监督信号的情况下将图像解开到空间和外观因素中。我们展示了莱特基点提供可解释的潜在空间，可用于通过重新定位和交换Keypoint Embedding来重新安排生成的图像，例如通过组合来自不同图像的眼睛，鼻子和嘴巴来产生肖像。此外，关键点和匹配图像的显式生成启用了一种用于无监督的关键点检测的新的GaN的方法。

由于发型的复杂性和美味，编辑发型是独一无二的，而且具有挑战性。尽管最近的方法显着改善了头发的细节，但是当源图像的姿势与目标头发图像的姿势大不相同时，这些模型通常会产生不良的输出，从而限制了其真实世界的应用。发型是一种姿势不变的发型转移模型，可以减轻这种限制，但在保留精致的头发质地方面仍然表现出不令人满意的质量。为了解决这些局限性，我们提出了配备潜在优化和新呈现的局部匹配损失的高性能姿势不变的发型转移模型。在stylegan2潜在空间中，我们首先探索目标头发的姿势对准的潜在代码，并根据本地风格匹配保留了详细纹理。然后，我们的模型对源的遮挡构成了对齐的目标头发的遮挡，并将两个图像混合在一起以产生最终输出。实验结果表明，我们的模型在在较大的姿势差异和保留局部发型纹理下转移发型方面具有优势。

生成对抗性网络（GANS）的最新进展导致了面部图像合成的显着成果。虽然使用基于样式的GAN的方法可以产生尖锐的照片拟真的面部图像，但是通常难以以有意义和解开的方式控制所产生的面的特性。之前的方法旨在在先前培训的GaN的潜在空间内实现此类语义控制和解剖。相比之下，我们提出了一个框架，即明确地提出了诸如3D形状，反玻璃，姿势和照明的面部的身体属性，从而通过设计提供解剖。我们的方法，大多数GaN，与非线性3D可变模型的物理解剖和灵活性集成了基于风格的GAN的表现力和质感，我们与最先进的2D头发操纵网络相结合。大多数GaN通过完全解散的3D控制来实现肖像图像的照片拟理性操纵，从而实现了光线，面部表情和姿势变化的极端操作，直到完整的档案视图。

最近的面部生成方法试图根据给定的轮廓条件（例如低分辨率图像或草图）合成面部。但是，身份歧义的问题仍未解决，通常在轮廓太模糊而无法提供可靠的身份信息时（例如，当其分辨率极低时）发生。因此，可行的图像恢复解决方案可能是无限的。在这项工作中，我们提出了一个新颖的框架，该框架采用轮廓和一个额外的图像，将身份指定为输入，轮廓可以是各种方式，包括低分辨率图像，草图和语义标签映射。具体而言，我们提出了一种新颖的双重编码架构，其中身份编码器提取与身份相关的特征，并伴随着主编码器，以获取粗糙的轮廓信息并将所有信息进一步融合在一起。编码器输出迭代地馈入预训练的样式Generator，直到获得令人满意的结果为止。据我们所知，这是在多模式轮廓图像中获得身份引导的面部生成的第一部作品。此外，我们的方法可以以1024 $ \ times $ 1024的分辨率产生照片现实效果。

Recent 3D-aware GANs rely on volumetric rendering techniques to disentangle the pose and appearance of objects, de facto generating entire 3D volumes rather than single-view 2D images from a latent code. Complex image editing tasks can be performed in standard 2D-based GANs (e.g., StyleGAN models) as manipulation of latent dimensions. However, to the best of our knowledge, similar properties have only been partially explored for 3D-aware GAN models. This work aims to fill this gap by showing the limitations of existing methods and proposing LatentSwap3D, a model-agnostic approach designed to enable attribute editing in the latent space of pre-trained 3D-aware GANs. We first identify the most relevant dimensions in the latent space of the model controlling the targeted attribute by relying on the feature importance ranking of a random forest classifier. Then, to apply the transformation, we swap the top-K most relevant latent dimensions of the image being edited with an image exhibiting the desired attribute. Despite its simplicity, LatentSwap3D provides remarkable semantic edits in a disentangled manner and outperforms alternative approaches both qualitatively and quantitatively. We demonstrate our semantic edit approach on various 3D-aware generative models such as pi-GAN, GIRAFFE, StyleSDF, MVCGAN, EG3D and VolumeGAN, and on diverse datasets, such as FFHQ, AFHQ, Cats, MetFaces, and CompCars. The project page can be found: \url{https://enisimsar.github.io/latentswap3d/}.