低估和控制生成模型的潜像是一个复杂的任务。在本文中，我们提出了一种新的学习方法，用于在预先训练的GaN的潜在空间中控制任何所需属性，以便相应地编辑合成和现实世界数据样本。我们执行SIM2REAL学习，依靠最小的样品来实现无限量的连续精确编辑。我们介绍了一种基于AutoEncoder的模型，该模型学习以编码图像之间的变化的语义作为编辑稍后编辑新样本的基础，实现了精确的期望结果 - 图1所示的示例。虽然先前的编辑方法依赖于潜伏的已知结构空格（例如，样式中的某些语义的线性），我们的方法本身不需要任何结构约束。我们在面部图像的域中演示了我们的方法：编辑不同的表达式，姿势和照明属性，实现最先进的结果。

现在，使用最近的生成对抗网络（GAN）可以使用高现实主义的不受约束图像产生。但是，用给定的一组属性生成图像非常具有挑战性。最近的方法使用基于样式的GAN模型来执行图像编辑，通过利用发电机层中存在的语义层次结构。我们提出了一些基于潜在的属性操纵和编辑（火焰），这是一个简单而有效的框架，可通过潜在空间操纵执行高度控制的图像编辑。具体而言，我们估计了控制生成图像中语义属性的潜在空间（预训练样式的）中的线性方向。与以前的方法相反，这些方法依赖于大规模属性标记的数据集或属性分类器，而火焰则使用一些策划的图像对的最小监督来估算删除的编辑指示。火焰可以在保留身份的同时，在各种图像集上同时进行高精度和顺序编辑。此外，我们提出了一项新颖的属性样式操纵任务，以生成各种样式的眼镜和头发等属性。我们首先编码相同身份的一组合成图像，但在潜在空间中具有不同的属性样式，以估计属性样式歧管。从该歧管中采样新的潜在将导致生成图像中的新属性样式。我们提出了一种新颖的抽样方法，以从歧管中采样潜在的样品，使我们能够生成各种属性样式，而不是训练集中存在的样式。火焰可以以分离的方式生成多种属性样式。我们通过广泛的定性和定量比较来说明火焰与先前的图像编辑方法相对于先前的图像编辑方法的卓越性能。火焰在多个数据集（例如汽车和教堂）上也很好地概括了。

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.

Figure 1: Manipulating various facial attributes through varying the latent codes of a well-trained GAN model. The first column shows the original synthesis from PGGAN [21], while each of the other columns shows the results of manipulating a specific attribute.

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/}.

尽管最近通过生成对抗网络（GAN）操纵面部属性最近取得了非常成功的成功，但在明确控制姿势，表达，照明等特征的明确控制方面仍然存在一些挑战。最近的方法通过结合2D生成模型来实现对2D图像的明确控制和3dmm。但是，由于3DMM缺乏现实主义和纹理重建的清晰度，因此合成图像与3DMM的渲染图像之间存在域间隙。由于渲染的3DMM图像仅包含面部区域，因此直接计算这两个域之间的损失是不理想的，因此训练有素的模型将是偏差的。在这项研究中，我们建议通过控制3DMM的参数来明确编辑验证样式的潜在空间。为了解决域间隙问题，我们提出了一个名为“地图和编辑”的新网络，以及一种简单但有效的属性编辑方法，以避免渲染和合成图像之间的直接损失计算。此外，由于我们的模型可以准确地生成多视图的面部图像，而身份保持不变。作为副产品，结合可见性掩模，我们提出的模型还可以生成质地丰富和高分辨率的紫外面部纹理。我们的模型依赖于验证的样式，并且提出的模型以自我监督的方式进行了训练，而无需任何手动注释或数据集训练。

由于其语义上的理解和用户友好的可控性，通过三维引导，通过三维引导的面部图像操纵已广泛应用于各种交互式场景。然而，现有的基于3D形式模型的操作方法不可直接适用于域名面，例如非黑色素化绘画，卡通肖像，甚至是动物，主要是由于构建每个模型的强大困难具体面部域。为了克服这一挑战，据我们所知，我们建议使用人为3DMM操纵任意域名的第一种方法。这是通过两个主要步骤实现的：1）从3DMM参数解开映射到潜在的STYLEGO2的潜在空间嵌入，可确保每个语义属性的解除响应和精确的控制; 2）通过实施一致的潜空间嵌入，桥接域差异并使人类3DMM适用于域外面的人类3DMM。实验和比较展示了我们高质量的语义操作方法在各种面部域中的优越性，所有主要3D面部属性可控姿势，表达，形状，反照镜和照明。此外，我们开发了直观的编辑界面，以支持用户友好的控制和即时反馈。我们的项目页面是https://cassiepython.github.io/cddfm3d/index.html

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.

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

由于生成对抗网络（GAN）的突破，3D可控制的肖像合成已大大提高。但是，用精确的3D控制操纵现有的面部图像仍然具有挑战性。虽然连接gan倒置和3D感知，但噪声到图像是一种直接的解决方案，但它效率低下，可能导致编辑质量明显下降。为了填补这一空白，我们提出了3D-FM GAN，这是一个专门为3D可控制的面部操作设计的新型有条件GAN框架，并且在端到端学习阶段后不需要任何调整。通过小心地编码输入面图像和3D编辑的基于物理的渲染，我们的图像生成器提供了高质量，具有身份的3D控制面部操纵。为了有效地学习这种新颖的框架，我们制定了两种基本的训练策略和一种新颖的乘法共同调制体系结构，可在天真的方案上显着改善。通过广泛的评估，我们表明我们的方法在各种任务上的表现优于先前的艺术，具有更好的编辑性，更强的身份保存和更高的照片真实性。此外，我们在大型姿势编辑和室外图像上展示了设计更好的概括性。

尽管使用StyleGan进行语义操纵的最新进展，但对真实面孔的语义编辑仍然具有挑战性。 $ W $空间与$ W $+空间之间的差距需要重建质量与编辑质量之间的不良权衡。为了解决这个问题，我们建议通过用基于注意的变压器代替Stylegan映射网络中的完全连接的层来扩展潜在空间。这种简单有效的技术将上述两个空间整合在一起，并将它们转换为一个名为$ W $ ++的新的潜在空间。我们的修改后的Stylegan保持了原始StyleGan的最新一代质量，并具有中等程度的多样性。但更重要的是，提议的$ W $ ++空间在重建质量和编辑质量方面都取得了卓越的性能。尽管有这些显着优势，但我们的$ W $ ++空间支持现有的反转算法和编辑方法，仅由于其与$ w/w $+空间的结构相似性，因此仅可忽略不计的修改。 FFHQ数据集上的广泛实验证明，我们提出的$ W $ ++空间显然比以前的$ w/w $+空间更可取。该代码可在https://github.com/anonsubm2021/transstylegan上公开提供。

事实证明，通过倒转和操纵与输入真实图像相对应的潜在代码，生成的对抗网络（GAN）对于图像编辑非常有效。这种编辑属性来自潜在空间的分离性质。在本文中，我们确定面部属性分离不是最佳的，因此依靠线性属性分离的面部编辑是有缺陷的。因此，我们建议通过监督改善语义分解。我们的方法包括使用归一化流量学习代理潜在表示，我们证明这会为面部图像编辑提供更有效的空间。

We present a novel image inversion framework and a training pipeline to achieve high-fidelity image inversion with high-quality attribute editing. Inverting real images into StyleGAN's latent space is an extensively studied problem, yet the trade-off between the image reconstruction fidelity and image editing quality remains an open challenge. The low-rate latent spaces are limited in their expressiveness power for high-fidelity reconstruction. On the other hand, high-rate latent spaces result in degradation in editing quality. In this work, to achieve high-fidelity inversion, we learn residual features in higher latent codes that lower latent codes were not able to encode. This enables preserving image details in reconstruction. To achieve high-quality editing, we learn how to transform the residual features for adapting to manipulations in latent codes. We train the framework to extract residual features and transform them via a novel architecture pipeline and cycle consistency losses. We run extensive experiments and compare our method with state-of-the-art inversion methods. Qualitative metrics and visual comparisons show significant improvements. Code: https://github.com/hamzapehlivan/StyleRes

最近，由于高质量的发电和解除戒开的潜在空间，Stylegan已经启用了各种图像操纵和编辑任务。但是，通常需要额外的架构或特定于特定的培训范式来实现不同的任务。在这项工作中，我们深入了解样式甘蓝的空间属性。我们展示使用普雷雷达的样式总是以及一些操作，没有任何额外的架构，我们可以相当于各种任务的最先进的方法执行，包括图像混合，全景生成，从单个图像，可控的生成本地多模式图像到图像转换和属性传输。所提出的方法简单，有效，有效，适用于任何现有的预制样式模型。

GAN的进展使高分辨率的感性质量形象产生了产生。 stylegans允许通过数学操作对W/W+空间中的潜在样式向量进行数学操作进行引人入胜的属性修改，从而有效调节生成器的丰富层次结构表示。最近，此类操作已被推广到原始StyleGan纸中的属性交换之外，以包括插值。尽管StyleGans有许多重大改进，但仍被认为会产生不自然的图像。生成的图像的质量基于两个假设。 （a）生成器学到的层次表示的丰富性，以及（b）样式空间的线性和平滑度。在这项工作中，我们提出了一个层次的语义正常化程序（HSR），该层次正常化程序将生成器学到的层次表示与大量数据学到的相应的强大功能保持一致。 HSR不仅可以改善发电机的表示，还可以改善潜在风格空间的线性和平滑度，从而导致产生更自然的样式编辑的图像。为了证明线性改善，我们提出了一种新型的度量 - 属性线性评分（ALS）。通过改善感知路径长度（PPL）度量的改善，在不同的标准数据集中平均16.19％的不自然图像的生成显着降低，同时改善了属性编辑任务中属性变化的线性变化。

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。

A rich set of interpretable dimensions has been shown to emerge in the latent space of the Generative Adversarial Networks (GANs) trained for synthesizing images. In order to identify such latent dimensions for image editing, previous methods typically annotate a collection of synthesized samples and train linear classifiers in the latent space. However, they require a clear definition of the target attribute as well as the corresponding manual annotations, limiting their applications in practice. In this work, we examine the internal representation learned by GANs to reveal the underlying variation factors in an unsupervised manner. In particular, we take a closer look into the generation mechanism of GANs and further propose a closed-form factorization algorithm for latent semantic discovery by directly decomposing the pre-trained weights. With a lightning-fast implementation, our approach is capable of not only finding semantically meaningful dimensions comparably to the state-of-the-art supervised methods, but also resulting in far more versatile concepts across multiple GAN models trained on a wide range of datasets. 1

我们提出了Vecgan，这是一个图像到图像翻译框架，用于带有可解释潜在方向的面部属性编辑。面部属性编辑任务面临着精确属性编辑的挑战，具有可控的强度和图像的其他属性的保存。对于此目标，我们通过潜在空间分解设计属性编辑，对于每个属性，我们学习了与其他属性正交的线性方向。另一个组件是变化的可控强度，标量值。在我们的框架中，可以通过投影从参考图像中对此标量进行采样或编码。我们的工作灵感来自固定预验证的gan的潜在空间分解作品。但是，尽管这些模型无法进行端到端训练，并难以精确编辑编码的图像，但Vecgan受到了端到端的培训，用于图像翻译任务，并成功地编辑了属性，同时保留了其他属性。我们的广泛实验表明，vecgan对本地和全球编辑的最先进进行了重大改进。

Stylegan的成功使得在合成和真实图像上启用了前所未有的语义编辑能力。然而，这种编辑操作要么是使用人类指导的语义监督或描述的培训。在另一个开发中，剪辑架构已被互联网级图像和文本配对培训，并且已被示出在几个零拍摄学习设置中有用。在这项工作中，我们调查了如何有效地链接样式登录和剪辑的预训练潜空间，这反过来允许我们从Stylegan，查找和命名有意义的编辑操作自动提取语义标记的编辑方向，而无需任何额外的人类指导。从技术上讲，我们提出了两块新颖的建筑块;一个用于查找有趣的夹子方向，一个用于在CLIP潜在空间中标记任意方向。安装程序不假设任何预定的标签，因此我们不需要任何其他监督文本/属性来构建编辑框架。我们评估所提出的方法的有效性，并证明了解标记标记的样式编辑方向的提取确实可能，并揭示了有趣和非琐碎的编辑方向。