我们向渲染和时间（4D）重建人类的渲染和时间（4D）重建的神经辐射场，通过稀疏的摄像机捕获或甚至来自单眼视频。我们的方法将思想与神经场景表示，新颖的综合合成和隐式统计几何人称的人类表示相结合，耦合使用新颖的损失功能。在先前使用符号距离功能表示的结构化隐式人体模型，而不是使用统一的占用率来学习具有统一占用的光域字段。这使我们能够从稀疏视图中稳健地融合信息，并概括超出在训练中观察到的姿势或视图。此外，我们应用几何限制以共同学习观察到的主题的结构 - 包括身体和衣服 - 并将辐射场正规化为几何合理的解决方案。在多个数据集上的广泛实验证明了我们方法的稳健性和准确性，其概括能力显着超出了一系列的姿势和视图，以及超出所观察到的形状的统计外推。

本文解决了从多视频视频中重建动画人类模型的挑战。最近的一些作品提出，将一个非刚性变形的场景分解为规范的神经辐射场和一组变形场，它们映射观察空间指向规范空间，从而使它们能够从图像中学习动态场景。但是，它们代表变形场作为转换矢量场或SE（3）字段，这使得优化高度不受限制。此外，这些表示无法通过输入动议明确控制。取而代之的是，我们基于线性混合剥皮算法引入了一个姿势驱动的变形场，该算法结合了混合重量场和3D人类骨架，以产生观察到的对应对应。由于3D人类骨骼更容易观察到，因此它们可以正规化变形场的学习。此外，可以通过输入骨骼运动来控制姿势驱动的变形场，以生成新的变形字段来动画规范人类模型。实验表明，我们的方法显着优于最近的人类建模方法。该代码可在https://zju3dv.github.io/animatable_nerf/上获得。

我们介绍了一个自由视的渲染方法 - Humannerf - 这对人类进行了复杂的身体运动的给定单曲视频工作，例如，来自YouTube的视频。我们的方法可以在任何帧中暂停视频，并从任意新相机视点呈现对象，甚至是该特定帧和身体姿势的完整360度摄像机路径。这项任务特别具有挑战性，因为它需要合成身体的光电型细节，如从输入视频中可能不存在的各种相机角度所见，以及合成布折叠和面部外观的细细节。我们的方法优化了在规范T型姿势中的人的体积表示，同时通过运动场，该运动场通过向后的警报将估计的规范表示映射到视频的每个帧。运动场分解成骨骼刚性和非刚性运动，由深网络产生。我们对现有工作显示出显着的性能改进，以及从移动人类的单眼视频的令人尖锐的观点渲染的阐释示例，以挑战不受控制的捕获场景。

We introduce Structured 3D Features, a model based on a novel implicit 3D representation that pools pixel-aligned image features onto dense 3D points sampled from a parametric, statistical human mesh surface. The 3D points have associated semantics and can move freely in 3D space. This allows for optimal coverage of the person of interest, beyond just the body shape, which in turn, additionally helps modeling accessories, hair, and loose clothing. Owing to this, we present a complete 3D transformer-based attention framework which, given a single image of a person in an unconstrained pose, generates an animatable 3D reconstruction with albedo and illumination decomposition, as a result of a single end-to-end model, trained semi-supervised, and with no additional postprocessing. We show that our S3F model surpasses the previous state-of-the-art on various tasks, including monocular 3D reconstruction, as well as albedo and shading estimation. Moreover, we show that the proposed methodology allows novel view synthesis, relighting, and re-posing the reconstruction, and can naturally be extended to handle multiple input images (e.g. different views of a person, or the same view, in different poses, in video). Finally, we demonstrate the editing capabilities of our model for 3D virtual try-on applications.

综合照片 - 现实图像和视频是计算机图形的核心，并且是几十年的研究焦点。传统上，使用渲染算法（如光栅化或射线跟踪）生成场景的合成图像，其将几何形状和材料属性的表示为输入。统称，这些输入定义了实际场景和呈现的内容，并且被称为场景表示（其中场景由一个或多个对象组成）。示例场景表示是具有附带纹理的三角形网格（例如，由艺术家创建），点云（例如，来自深度传感器），体积网格（例如，来自CT扫描）或隐式曲面函数（例如，截短的符号距离）字段）。使用可分辨率渲染损耗的观察结果的这种场景表示的重建被称为逆图形或反向渲染。神经渲染密切相关，并将思想与经典计算机图形和机器学习中的思想相结合，以创建用于合成来自真实观察图像的图像的算法。神经渲染是朝向合成照片现实图像和视频内容的目标的跨越。近年来，我们通过数百个出版物显示了这一领域的巨大进展，这些出版物显示了将被动组件注入渲染管道的不同方式。这种最先进的神经渲染进步的报告侧重于将经典渲染原则与学习的3D场景表示结合的方法，通常现在被称为神经场景表示。这些方法的一个关键优势在于它们是通过设计的3D-一致，使诸如新颖的视点合成捕获场景的应用。除了处理静态场景的方法外，我们还涵盖了用于建模非刚性变形对象的神经场景表示...

我们提出了一个新颖的范式，该范式是通过单眼视频输入来构建可动画的3D人类代表，以便可以以任何看不见的姿势和观点呈现。我们的方法基于由基于网格的参数3D人类模型操纵的动态神经辐射场（NERF），该模型用作几何代理。以前的方法通常依靠多视频视频或准确的3D几何信息作为其他输入；此外，大多数方法在概括地看不见的姿势时会降解质量。我们确定概括的关键是查询动态NERF的良好输入嵌入：良好的输入嵌入应定义完整量化空间中的注入映射，并在姿势变化下表面网格变形引导。基于此观察结果，我们建议将输入查询嵌入其与局部表面区域的关系，并在网格顶点上跨越一组地球的最近邻居跨越。通过包括位置和相对距离信息，我们的嵌入式定义了距离保存的变形映射，并可以很好地概括为看不见的姿势。为了减少对其他输入的依赖性，我们首先使用现成的工具初始化人均3D网格，然后提出一条管道以共同优化NERF并完善初始网格。广泛的实验表明，我们的方法可以在看不见的姿势和观点下合成合理的人类渲染结果。

铰接式3D形状重建的事先工作通常依赖于专用传感器（例如，同步的多摄像机系统）或预先构建的3D可变形模型（例如，Smal或SMPL）。这些方法无法在野外扩展到不同的各种物体。我们呈现Banmo，这是一种需要专用传感器的方法，也不需要预定义的模板形状。 Banmo在可怜的渲染框架中从许多单眼休闲视频中建立高保真，铰接式的3D模型（包括形状和动画皮肤的重量）。虽然许多视频的使用提供了更多的相机视图和对象关节的覆盖范围，但它们在建立不同背景，照明条件等方面建立了重大挑战。我们的主要洞察力是合并三所思想学校; （1）使用铰接骨骼和混合皮肤的经典可变形形状模型，（2）可容纳基于梯度的优化，（3）在像素之间产生对应关系的规范嵌入物模型。我们介绍了神经混合皮肤模型，可允许可微分和可逆的铰接变形。与规范嵌入式结合时，这些模型允许我们在跨越可通过循环一致性自我监督的视频中建立密集的对应。在真实和合成的数据集上，Banmo显示比人类和动物的先前工作更高保真3D重建，具有从新颖的观点和姿势的现实图像。项目网页：Banmo-www.github.io。

最近，基于神经辐射场（NERF）的进步，在3D人类渲染方面取得了迅速的进展，包括新的视图合成和姿势动画。但是，大多数现有方法集中在特定于人的培训上，他们的培训通常需要多视频视频。本文涉及一项新的挑战性任务 - 为在培训中看不见的人提供新颖的观点和新颖的姿势，仅使用多视图图像作为输入。对于此任务，我们提出了一种简单而有效的方法，以训练具有多视图像作为条件输入的可推广的NERF。关键成分是结合规范NERF和体积变形方案的专用表示。使用规范空间使我们的方法能够学习人类的共享特性，并轻松地推广到不同的人。音量变形用于将规范空间与输入和目标图像以及查询图像特征连接起来，以进行辐射和密度预测。我们利用拟合在输入图像上的参数3D人类模型来得出变形，与我们的规范NERF结合使用，它在实践中效果很好。具有新的观点合成和构成动画任务的真实和合成数据的实验共同证明了我们方法的功效。

捕获一般的变形场景对于许多计算机图形和视觉应用至关重要，当只有单眼RGB视频可用时，这尤其具有挑战性。竞争方法假设密集的点轨道，3D模板，大规模训练数据集或仅捕获小规模的变形。与这些相反，我们的方法UB4D在挑战性的情况下超过了先前的艺术状态，而没有做出这些假设。我们的技术包括两个新的，在非刚性3D重建的背景下，组件，即1）1）针对非刚性场景的基于坐标的和隐性的神经表示，这使动态场景无偏重建，2）新颖的新颖。动态场景流量损失，可以重建较大的变形。我们的新数据集（将公开可用）的结果表明，就表面重建精度和对大变形的鲁棒性而言，对最新技术的明显改善。访问项目页面https://4dqv.mpi-inf.mpg.de/ub4d/。

传统的变形面模型提供了对表达的细粒度控制，但不能轻易捕获几何和外观细节。神经体积表示方法是光学 - 现实主义，但很难动画，并没有概括到看不见的表达。为了解决这个问题，我们提出了iMavatar（隐式的可变头像），这是一种从单眼视频学习隐含头头像的新方法。灵感来自传统3DMMS提供的细粒度控制机制，我们代表了通过学习的闪打和剥皮领域的表达和与姿势相关的变形。这些属性是姿势独立的，可用于使规范几何形状和纹理字段变成新颖的表达和姿势参数。我们使用射线跟踪和迭代根发现来定位每个像素的规范表面交叉点。关键贡献是我们的新型分析梯度制定，可实现来自视频的imavatars的端到端培训。我们的定量和定性地显示了我们的方法改善了几何形状，并与最先进的方法相比，涵盖了更完整的表达空间。

我们提出了神经演员（NA），一种用于从任意观点和任意可控姿势的高质量合成人类的新方法。我们的方法是基于最近的神经场景表示和渲染工作，从而从仅从2D图像中学习几何形状和外观的表示。虽然现有的作品令人兴奋地呈现静态场景和动态场景的播放，具有神经隐含方法的照片 - 现实重建和人类的渲染，特别是在用户控制的新颖姿势下，仍然很困难。为了解决这个问题，我们利用一个粗体模型作为将周围的3D空间的代理放入一个规范姿势。神经辐射场从多视图视频输入中了解在规范空间中的姿势依赖几何变形和姿势和视图相关的外观效果。为了综合高保真动态几何和外观的新颖视图，我们利用身体模型上定义的2D纹理地图作为预测残余变形和动态外观的潜变量。实验表明，我们的方法能够比播放的最先进，以及新的姿势合成来实现更好的质量，并且甚至可以概括到新的姿势与训练姿势不同的姿势。此外，我们的方法还支持对合成结果的体形控制。

对于场景重建和新型视图综合的数量表示形式的普及最近，人们的普及使重点放在以高视觉质量和实时为实时的体积内容动画上。尽管基于学习功能的隐性变形方法可以产生令人印象深刻的结果，但它们是艺术家和内容创建者的“黑匣子”，但它们需要大量的培训数据才能有意义地概括，并且在培训数据之外不会产生现实的外推。在这项工作中，我们通过引入实时的音量变形方法来解决这些问题，该方法是实时的，易于使用现成的软件编辑，并且可以令人信服地推断出来。为了证明我们方法的多功能性，我们将其应用于两种情况：基于物理的对象变形和触发性，其中使用Blendshapes控制着头像。我们还进行了彻底的实验，表明我们的方法与两种体积方法相比，结合了基于网格变形的隐式变形和方法。

在规范空间中对人体进行建模是捕捉和动画的常见实践。但是，当涉及神经辐射场（NERF）时，在规范空间中学习静态NERF是不够的，因为即使人体移动时，即使场景照明是恒定的，身体的照明也会变化。以前的方法通过学习人均嵌入来减轻照明的不一致，但是此操作并不能推广到看不见的姿势。鉴于照明条件在世界空间中是静态的，而人体在规范空间中是一致的，我们提出了一个双空间的nerf，该nerf在场景照明和人体中对两个单独空间的两个MLP进行建模。为了弥合这两个空间，以前的方法主要依赖于线性混合剥皮（LBS）算法。但是，动态神经场的LB的混合重量很难棘手，因此通常用另一个MLP记住，这不会推广到新型姿势。尽管可以借用参数网格（例如SMPL）的混合权重，但插值操作会引入更多的伪像。在本文中，我们建议使用Barycentric映射，该映射可以直接概括为看不见的姿势并出奇地取得了比具有神经混合重量的LB的优势。人类36M和ZJU-MOCAP数据集的定量和定性结果显示了我们方法的有效性。

最近的神经人类表示可以产生高质量的多视图渲染，但需要使用密集的多视图输入和昂贵的培训。因此，它们在很大程度上仅限于静态模型，因为每个帧都是不可行的。我们展示了人类学 - 一种普遍的神经表示 - 用于高保真自由观察动态人类的合成。类似于IBRNET如何通过避免每场景训练来帮助NERF，Humannerf跨多视图输入采用聚合像素对准特征，以及用于解决动态运动的姿势嵌入的非刚性变形场。原始人物员已经可以在稀疏视频输入的稀疏视频输入上产生合理的渲染。为了进一步提高渲染质量，我们使用外观混合模块增强了我们的解决方案，用于组合神经体积渲染和神经纹理混合的益处。各种多视图动态人类数据集的广泛实验证明了我们在挑战运动中合成照片 - 现实自由观点的方法和非常稀疏的相机视图输入中的普遍性和有效性。

对人类的逼真渲染和安息对于实现增强现实体验至关重要。我们提出了一个新颖的框架，以重建人类和场景，可以用新颖的人类姿势和景色从一个单一的野外视频中呈现。给定一个由移动摄像机捕获的视频，我们训练了两个NERF模型：人类NERF模型和一个场景NERF模型。为了训练这些模型，我们依靠现有方法来估计人类和场景的粗糙几何形状。这些粗糙的几何估计值使我们能够创建一个从观察空间到独立姿势独立的空间的翘曲场10秒的视频剪辑，并以新颖的观点以及背景提供新颖的姿势，提供人类的高质量效果。

Figure 1: Given a monocular portrait video sequence of a person, we reconstruct a dynamic neural radiance field representing a 4D facial avatar, which allows us to synthesize novel head poses as well as changes in facial expressions.

Existing neural rendering methods for creating human avatars typically either require dense input signals such as video or multi-view images, or leverage a learned prior from large-scale specific 3D human datasets such that reconstruction can be performed with sparse-view inputs. Most of these methods fail to achieve realistic reconstruction when only a single image is available. To enable the data-efficient creation of realistic animatable 3D humans, we propose ELICIT, a novel method for learning human-specific neural radiance fields from a single image. Inspired by the fact that humans can easily reconstruct the body geometry and infer the full-body clothing from a single image, we leverage two priors in ELICIT: 3D geometry prior and visual semantic prior. Specifically, ELICIT introduces the 3D body shape geometry prior from a skinned vertex-based template model (i.e., SMPL) and implements the visual clothing semantic prior with the CLIP-based pre-trained models. Both priors are used to jointly guide the optimization for creating plausible content in the invisible areas. In order to further improve visual details, we propose a segmentation-based sampling strategy that locally refines different parts of the avatar. Comprehensive evaluations on multiple popular benchmarks, including ZJU-MoCAP, Human3.6M, and DeepFashion, show that ELICIT has outperformed current state-of-the-art avatar creation methods when only a single image is available. Code will be public for reseach purpose at https://elicit3d.github.io .

我们提出了神经可变形场（NDF），这是一种从多视频视频中进行动态人类数字化的新表示形式。最近的作品提出，代表具有共同的规范神经辐射场的动态人体，该范围与变形场估计相结合了观察空间。但是，学到的规范表示是静态的，变形场的当前设计无法表示大型运动或详细的几何变化。在本文中，我们建议学习一个围绕合适的参数体模型包裹的神经可变形场，以代表动态人体。NDF通过基础参考表面在空间上对齐。然后，学会了神经网络将其映射到NDF的动力学。提出的NDF表示可以通过新颖的观点和新颖的姿势合成数字化的表演者，并具有详细且合理的动态外观。实验表明，我们的方法明显优于最近的人类合成方法。

4D隐式表示中的最新进展集中在全球控制形状和运动的情况下，低维潜在向量，这很容易缺少表面细节和累积跟踪误差。尽管许多深层的本地表示显示了3D形状建模的有希望的结果，但它们的4D对应物尚不存在。在本文中，我们通过提出一个新颖的局部4D隐性代表来填补这一空白，以动态穿衣人，名为Lord，具有4D人类建模和局部代表的优点，并实现具有详细的表面变形的高保真重建，例如衣服皱纹。特别是，我们的主要见解是鼓励网络学习本地零件级表示的潜在代码，能够解释本地几何形状和时间变形。为了在测试时间进行推断，我们首先估计内部骨架运动在每个时间步中跟踪本地零件，然后根据不同类型的观察到的数据通过自动编码来优化每个部分的潜在代码。广泛的实验表明，该提出的方法具有强大的代表4D人类的能力，并且在实际应用上胜过最先进的方法，包括从稀疏点，非刚性深度融合（质量和定量）进行的4D重建。