由于GaN潜在空间的勘探和利用，近年来，现实世界的图像操纵实现了奇妙的进展。 GaN反演是该管道的第一步，旨在忠实地将真实图像映射到潜在代码。不幸的是，大多数现有的GaN反演方法都无法满足下面列出的三个要求中的至少一个：重建质量，可编辑性和快速推断。我们在本研究中提出了一种新的两阶段策略，同时适合所有要求。在第一阶段，我们训练编码器将输入图像映射到StyleGan2 $ \ Mathcal {W} $ - 空间，这被证明具有出色的可编辑性，但重建质量较低。在第二阶段，我们通过利用一系列HyperNetWorks来补充初始阶段的重建能力以在反转期间恢复缺失的信息。这两个步骤互相补充，由于Hypernetwork分支和由于$ \ Mathcal {W} $ - 空间中的反转，因此由于HyperNetwork分支和优异的可编辑性而相互作用。我们的方法完全是基于编码器的，导致极快的推断。关于两个具有挑战性的数据集的广泛实验证明了我们方法的优越性。

真实图像进入样式中的潜在空间是一个研究的问题。然而，由于重建和可编辑性之间的固有权衡，将现有的现实情景方法应用于现实世界的情况仍然是一个开放的挑战：可以准确代表真实图像的潜在空间区域通常遭受降级的语义控制。最近的工作提出通过微调发电机将目标图像添加到潜在空间的良好编辑区域来减轻此权衡。在有希望的同时，这种微调方案对于普遍使用而言是不切实际的，因为它需要每个新图像需要冗长的训练阶段。在这项工作中，我们将这种方法介绍到基于编码器的反演的领域。我们提出了一个HyperSTYLE，一个高度作品，用于学习调制Stylegan权重，以忠实地在潜在空间的可编辑区域中表达给定的图像。一个天真的调制方法需要培训超过30亿参数的高度工作。通过仔细的网络设计，我们将其降低到与现有的编码器一致。 Hyperstyle产生与具有编码器的近实时推理能力的优化技术相当的重建。最后，我们展示了超出了超出了反转任务的若干应用的效力，包括编辑域名域名的域外图像。

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

反转生成对抗网络（GAN）可以使用预训练的发电机来促进广泛的图像编辑任务。现有方法通常采用gan的潜在空间作为反转空间，但观察到空间细节的恢复不足。在这项工作中，我们建议涉及发电机的填充空间，以通过空间信息补充潜在空间。具体来说，我们替换具有某些实例感知系数的卷积层中使用的恒定填充（例如，通常为零）。通过这种方式，可以适当地适当地适应了预训练模型中假定的归纳偏差以适合每个单独的图像。通过学习精心设计的编码器，我们设法在定性和定量上提高了反演质量，超过了现有的替代方案。然后，我们证明了这样的空间扩展几乎不会影响天然甘纳的歧管，因此我们仍然可以重复使用甘斯（Gans）对各种下游应用学到的先验知识。除了在先前的艺术中探讨的编辑任务外，我们的方法还可以进行更灵活的图像操纵，例如对面部轮廓和面部细节的单独控制，并启用一种新颖的编辑方式，用户可以高效地自定义自己的操作。

The introduction of high-quality image generation models, particularly the StyleGAN family, provides a powerful tool to synthesize and manipulate images. However, existing models are built upon high-quality (HQ) data as desired outputs, making them unfit for in-the-wild low-quality (LQ) images, which are common inputs for manipulation. In this work, we bridge this gap by proposing a novel GAN structure that allows for generating images with controllable quality. The network can synthesize various image degradation and restore the sharp image via a quality control code. Our proposed QC-StyleGAN can directly edit LQ images without altering their quality by applying GAN inversion and manipulation techniques. It also provides for free an image restoration solution that can handle various degradations, including noise, blur, compression artifacts, and their mixtures. Finally, we demonstrate numerous other applications such as image degradation synthesis, transfer, and interpolation.

GAN倒置旨在将输入图像倒入预训练GAN的潜在空间中。尽管GAN倒置最近取得了进步，但减轻失真和编辑性之间的权衡仍然存在挑战，即准确地重建输入图像并以较小的视觉质量下降来编辑倒置图像。最近提出的关键调整模型通过使用两步方法将输入图像转变为潜在代码，称为枢轴代码，然后改变生成器，以便可以准确映射输入图像，从而取得了重大进展，从而取得了重大进展。进入枢轴代码。在这里，我们表明可以通过适当的枢轴代码设计来改进重建和编辑性。我们提出了一种简单而有效的方法，称为“循环编码”，以提供高质量的枢轴代码。我们方法的关键思想是根据周期方案在不同空间中逐步训练编码器：w-> w+ - > w。该训练方法保留了W+空间的性质，即W+的低畸变的高编辑性。为了进一步减少失真，我们还建议使用基于优化的方法来完善枢轴代码，其中引入正则化项以减少编辑性的降解。对几种最新方法的定性和定量比较证明了我们方法的优势。

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。

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.

Figure 1. The proposed pixel2style2pixel framework can be used to solve a wide variety of image-to-image translation tasks. Here we show results of pSp on StyleGAN inversion, multi-modal conditional image synthesis, facial frontalization, inpainting and super-resolution.

生成的对抗网络（GAN）表现出了真实图像的令人印象深刻的图像生成质量和语义编辑功能，例如更改对象类，修改属性或传输样式。但是，将这些基于GAN的编辑应用于每个框架的视频，不可避免地会导致时间闪烁的伪影。我们提出了一种简单而有效的方法，以促进时间连贯的视频编辑。我们的核心思想是通过优化潜在代码和预训练的发电机来最大程度地减少时间光度不一致。我们评估了在不同领域和GAN倒置技术上编辑的质量，并对基线显示出优惠的结果。

通过利用预熟gan的潜在空间，已经提出了许多最近的作品来进行面部图像编辑。但是，很少有尝试将它们直接应用于视频，因为1）他们不能保证时间一致性，2）他们的应用受到视频的处理速度的限制，3）他们无法准确编码面部运动和表达的细节。为此，我们提出了一个新颖的网络，将面部视频编码到Stylegan的潜在空间中，以进行语义面部视频操纵。基于视觉变压器，我们的网络重复了潜在向量的高分辨率部分，以实现时间一致性。为了捕捉微妙的面部运动和表情，我们设计了涉及稀疏面部地标和密集的3D脸部网眼的新颖损失。我们已经彻底评估了我们的方法，并成功证明了其对各种面部视频操作的应用。特别是，我们提出了一个新型网络，用于3D坐标系中的姿势/表达控制。定性和定量结果都表明，我们的方法可以显着优于现有的单图方法，同时实现实时（66 fps）速度。

Recent work has shown that a variety of semantics emerge in the latent space of Generative Adversarial Networks (GANs) when being trained to synthesize images. However, it is difficult to use these learned semantics for real image editing. A common practice of feeding a real image to a trained GAN generator is to invert it back to a latent code. However, existing inversion methods typically focus on reconstructing the target image by pixel values yet fail to land the inverted code in the semantic domain of the original latent space. As a result, the reconstructed image cannot well support semantic editing through varying the inverted code. To solve this problem, we propose an in-domain GAN inversion approach, which not only faithfully reconstructs the input image but also ensures the inverted code to be semantically meaningful for editing. We first learn a novel domain-guided encoder to project a given image to the native latent space of GANs. We then propose domain-regularized optimization by involving the encoder as a regularizer to fine-tune the code produced by the encoder and better recover the target image. Extensive experiments suggest that our inversion method achieves satisfying real image reconstruction and more importantly facilitates various image editing tasks, significantly outperforming start-of-the-arts. 1

StyleGAN has achieved great progress in 2D face reconstruction and semantic editing via image inversion and latent editing. While studies over extending 2D StyleGAN to 3D faces have emerged, a corresponding generic 3D GAN inversion framework is still missing, limiting the applications of 3D face reconstruction and semantic editing. In this paper, we study the challenging problem of 3D GAN inversion where a latent code is predicted given a single face image to faithfully recover its 3D shapes and detailed textures. The problem is ill-posed: innumerable compositions of shape and texture could be rendered to the current image. Furthermore, with the limited capacity of a global latent code, 2D inversion methods cannot preserve faithful shape and texture at the same time when applied to 3D models. To solve this problem, we devise an effective self-training scheme to constrain the learning of inversion. The learning is done efficiently without any real-world 2D-3D training pairs but proxy samples generated from a 3D GAN. In addition, apart from a global latent code that captures the coarse shape and texture information, we augment the generation network with a local branch, where pixel-aligned features are added to faithfully reconstruct face details. We further consider a new pipeline to perform 3D view-consistent editing. Extensive experiments show that our method outperforms state-of-the-art inversion methods in both shape and texture reconstruction quality. Code and data will be released.

尽管在预验证的GAN模型的潜在空间中表现出的编辑能力，但倒置现实世界的图像被陷入困境，即重建不能忠于原始输入。这样做的主要原因是，训练和现实世界数据之间的分布未对准，因此，对于真实图像编辑而言，它不稳定。在本文中，我们提出了一个基于GAN的新型编辑框架，以通过组成分解范式解决室外反转问题。特别是，在构图阶段，我们引入了一个差分激活模块，用于从全局角度\ ie（IE）检测语义变化，这是编辑和未编辑图像的特征之间的相对差距。借助生成的diff-cam掩模，配对的原始图像和编辑图像可以直观地进行粗糙的重建。这样，几乎整体可以生存属性，而这种中间结果的质量仍然受到不可避免的幽灵效果的限制。因此，在分解阶段，我们进一步提出了一个基于GAN的基于GAN的DEGHOSTING网络，用于将最终的精细编辑图像与粗糙重建分开。在定性和定量评估方面，广泛的实验比最新方法具有优势。我们方法的鲁棒性和灵活性在两个属性和多属性操作的方案上也得到了验证。

随着方法的发展，反转主要分为两个步骤。第一步是图像嵌入，其中编码器或优化过程嵌入图像以获取相应的潜在代码。之后，第二步旨在完善反转和编辑结果，我们将其命名为“结果”。尽管第二步显着提高了忠诚度，但感知和编辑性几乎没有变化，深处取决于第一步中获得的反向潜在代码。因此，一个关键问题是在保留重建保真度的同时获得更好的感知和编辑性的潜在代码。在这项工作中，我们首先指出，这两个特征与合成分布的逆代码的对齐程度（或不对准）有关。然后，我们提出了潜在空间比对反转范式（LSAP），该范式由评估度量和解决方案组成。具体来说，我们引入了归一化样式空间（$ \ Mathcal {s^n} $ space）和$ \ Mathcal {s^n} $ cosine距离（SNCD）以测量反转方法的不对准。由于我们提出的SNCD是可区分的，因此可以在基于编码器和基于优化的嵌入方法中进行优化，以执行均匀的解决方案。在各个域中进行的广泛实验表明，SNCD有效地反映了感知和编辑性，并且我们的对齐范式在两个步骤中都归档了最新的。代码可在https://github.com/caopulan/ganinverter上找到。

最近，对现实世界图像的操纵以及生成对抗网络（GAN）和相应的编码器的开发已被高度详细阐述，它们将真实世界图像嵌入到潜在空间中。但是，由于失真和感知之间的权衡，GAN的设计编码器仍然是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们指出，现有的编码器不仅试图降低兴趣区域的失真，例如人的面部区域，而且在不感兴趣的地区，例如背景模式和障碍。但是，实际图像中的大多数不感兴趣区域都位于分布式（OOD）上，这是不可行的，可以理想地通过生成模型重建。此外，我们从经验上发现，与兴趣区域重叠的不感兴趣的区域可以构成兴趣区域的原始特征，例如，一个与面部区域重叠的麦克风被倒入白胡子中。结果，在保持感知质量的同时降低整个图像的失真非常具有挑战性。为了克服这一权衡，我们提出了一个简单而有效的编码器培训计划，即创造了兴趣码，该计划通过关注兴趣区域来促进编码。 Resityle引导编码器解开兴趣和不感兴趣区域的编码。为此，我们过滤了不感兴趣的区域的信息，以调节不感兴趣的区域的负面影响。我们证明，与现有的最新编码器相比，Resiveyle可以达到较低的失真和更高的感知质量。尤其是我们的模型可以坚固地保守原始图像的特征，该图像显示了强大的图像编辑和样式混合结果。审查后，我们将使用预先培训的模型发布代码。

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。

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。

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。