Unsupervised image-to-image translation is an important and challenging problem in computer vision. Given an image in the source domain, the goal is to learn the conditional distribution of corresponding images in the target domain, without seeing any examples of corresponding image pairs. While this conditional distribution is inherently multimodal, existing approaches make an overly simplified assumption, modeling it as a deterministic one-to-one mapping. As a result, they fail to generate diverse outputs from a given source domain image. To address this limitation, we propose a Multimodal Unsupervised Image-to-image Translation (MUNIT) framework. We assume that the image representation can be decomposed into a content code that is domain-invariant, and a style code that captures domain-specific properties. To translate an image to another domain, we recombine its content code with a random style code sampled from the style space of the target domain. We analyze the proposed framework and establish several theoretical results. Extensive experiments with comparisons to state-of-the-art approaches further demonstrate the advantage of the proposed framework. Moreover, our framework allows users to control the style of translation outputs by providing an example style image. Code and pretrained models are available at https://github.com/nvlabs/MUNIT.

生成的对抗网络（GANS）最近引入了执行图像到图像翻译的有效方法。这些模型可以应用于图像到图像到图像转换中的各种域而不改变任何参数。在本文中，我们调查并分析了八个图像到图像生成的对策网络：PIX2PX，Cyclegan，Cogan，Stargan，Munit，Stargan2，Da-Gan，以及自我关注GaN。这些模型中的每一个都呈现了最先进的结果，并引入了构建图像到图像的新技术。除了对模型的调查外，我们还调查了他们接受培训的18个数据集，并在其上进行了评估的9个指标。最后，我们在常见的一组指标和数据集中呈现6种这些模型的受控实验的结果。结果混合并显示，在某些数据集，任务和指标上，某些型号优于其他型号。本文的最后一部分讨论了这些结果并建立了未来研究领域。由于研究人员继续创新新的图像到图像GAN，因此他们非常重要地了解现有方法，数据集和指标。本文提供了全面的概述和讨论，以帮助构建此基础。

尽管具有生成对抗网络（GAN）的图像到图像（I2I）翻译的显着进步，但使用单对生成器和歧视器将图像有效地转换为多个目标域中的一组不同图像仍然具有挑战性。现有的I2i翻译方法采用多个针对不同域的特定于域的内容编码，其中每个特定于域的内容编码器仅经过来自同一域的图像的训练。然而，我们认为应从所有域之间的图像中学到内容（域变相）特征。因此，现有方案的每个特定于域的内容编码器都无法有效提取域不变特征。为了解决这个问题，我们提出了一个灵活而通用的Sologan模型，用于在多个域之间具有未配对数据的多模式I2I翻译。与现有方法相反，Solgan算法使用具有附加辅助分类器的单个投影鉴别器，并为所有域共享编码器和生成器。因此，可以使用来自所有域的图像有效地训练Solgan，从而可以有效提取域 - 不变性内容表示。在多个数据集中，针对多个同行和sologan的变体的定性和定量结果证明了该方法的优点，尤其是对于挑战i2i翻译数据集的挑战，即涉及极端形状变化的数据集或在翻译后保持复杂的背景，需要保持复杂的背景。此外，我们通过消融研究证明了Sogan中每个成分的贡献。

Unsupervised image-to-image translation aims at learning a joint distribution of images in different domains by using images from the marginal distributions in individual domains. Since there exists an infinite set of joint distributions that can arrive the given marginal distributions, one could infer nothing about the joint distribution from the marginal distributions without additional assumptions. To address the problem, we make a shared-latent space assumption and propose an unsupervised image-to-image translation framework based on Coupled GANs. We compare the proposed framework with competing approaches and present high quality image translation results on various challenging unsupervised image translation tasks, including street scene image translation, animal image translation, and face image translation. We also apply the proposed framework to domain adaptation and achieve state-of-the-art performance on benchmark datasets. Code and additional results are available in https://github.com/mingyuliutw/unit.

建筑摄影是一种摄影类型，重点是捕获前景中带有戏剧性照明的建筑物或结构。受图像到图像翻译方法的成功启发，我们旨在为建筑照片执行风格转移。但是，建筑摄影中的特殊构图对这类照片中的样式转移构成了巨大挑战。现有的神经风格转移方法将建筑图像视为单个实体，它将产生与原始建筑的几何特征，产生不切实际的照明，错误的颜色演绎以及可视化伪影，例如幽灵，外观失真或颜色不匹配。在本文中，我们专门针对建筑摄影的神经风格转移方法。我们的方法解决了两个分支神经网络中建筑照片中前景和背景的组成，该神经网络分别考虑了前景和背景的样式转移。我们的方法包括一个分割模块，基于学习的图像到图像翻译模块和图像混合优化模块。我们使用了一天中不同的魔术时代捕获的不受限制的户外建筑照片的新数据集培训了图像到图像的翻译神经网络，利用其他语义信息，以更好地匹配和几何形状保存。我们的实验表明，我们的方法可以在前景和背景上产生逼真的照明和颜色演绎，并且在定量和定性上都优于一般图像到图像转换和任意样式转移基线。我们的代码和数据可在https://github.com/hkust-vgd/architectural_style_transfer上获得。

Many image-to-image translation problems are ambiguous, as a single input image may correspond to multiple possible outputs. In this work, we aim to model a distribution of possible outputs in a conditional generative modeling setting. The ambiguity of the mapping is distilled in a low-dimensional latent vector, which can be randomly sampled at test time. A generator learns to map the given input, combined with this latent code, to the output. We explicitly encourage the connection between output and the latent code to be invertible. This helps prevent a many-to-one mapping from the latent code to the output during training, also known as the problem of mode collapse, and produces more diverse results. We explore several variants of this approach by employing different training objectives, network architectures, and methods of injecting the latent code. Our proposed method encourages bijective consistency between the latent encoding and output modes. We present a systematic comparison of our method and other variants on both perceptual realism and diversity.

鉴于输入面部照片，漫画生成的目标是生产风格化，夸张的漫画，与照片共享与相同的身份。它需要同时传输和形状夸张，具有丰富的多样性，同时保留输入的身份。为了解决这一具有挑战性的问题，我们提出了一种名为Multi-Warping GaN（MW-GAN）的新型框架，包括风格网络和几何网络，旨在分别进行样式传输和几何夸张。我们通过双向设计弥合图像的风格和地标之间的差距，并通过双向设计来生成具有任意样式和几何夸张的漫画，可以通过潜在代码或给定的随机采样来指定漫画样本。此外，我们对图像空间和地标空间施加身份保持损失，导致产生漫画的质量的巨大改善。实验表明，由MW-GaN产生的漫画具有比现有方法更好的质量。

通过对抗训练的雾霾图像转换的关键程序在于仅涉及雾度合成的特征，即表示不变语义内容的特征，即内容特征。以前的方法通过利用它在培训过程中对Haze图像进行分类来分开单独的内容。然而，在本文中，我们认识到在这种技术常规中的内容式解剖学的不完整性。缺陷的样式功能与内容信息纠缠不可避免地引导阴霾图像的呈现。要解决，我们通过随机线性插值提出自我监督的风格回归，以减少风格特征中的内容信息。烧蚀实验表明了静态感知雾度图像合成中的解开的完整性及其优越性。此外，所产生的雾度数据应用于车辆检测器的测试概括。雾度和检测性能之间的进一步研究表明，雾度对车辆探测器的概括具有明显的影响，并且这种性能降低水平与雾度水平线性相关，反过来验证了该方法的有效性。

学习为仅基于几个图像（称为少数图像生成的少数图像）生成新类别的新图像，引起了研究的兴趣。几项最先进的作品取得了令人印象深刻的结果，但多样性仍然有限。在这项工作中，我们提出了一个新型的三角洲生成对抗网络（Deltagan），该网络由重建子网和一代子网组成。重建子网捕获了类别内转换，即同一类别对之间的三角洲。该生成子网为输入图像生成了特定于样本的三角洲，该图像与此输入图像结合使用，以在同一类别中生成新图像。此外，对抗性的三角洲匹配损失旨在将上述两个子网链接在一起。六个基准数据集的广泛实验证明了我们提出的方法的有效性。我们的代码可从https://github.com/bcmi/deltagan-few-shot-image-generation获得。

学习为仅基于几个图像（称为少数图像生成的少数图像）生成新类别的新图像，引起了研究的兴趣。几项最先进的作品取得了令人印象深刻的结果，但多样性仍然有限。在这项工作中，我们提出了一个新型的三角洲生成对抗网络（Deltagan），该网络由重建子网和一代子网组成。重建子网捕获了类别内转换，即“ delta”，在相同类别对之间。生成子网为输入图像生成了特定于样本的“ delta”，该图像与此输入图像结合使用，以在同一类别中生成新图像。此外，对抗性的三角洲匹配损失旨在将上述两个子网链接在一起。在五个少量图像数据集上进行的广泛实验证明了我们提出的方法的有效性。

本文的目标是对面部素描合成（FSS）问题进行全面的研究。然而，由于获得了手绘草图数据集的高成本，因此缺乏完整的基准，用于评估过去十年的FSS算法的开发。因此，我们首先向FSS引入高质量的数据集，名为FS2K，其中包括2,104个图像素描对，跨越三种类型的草图样式，图像背景，照明条件，肤色和面部属性。 FS2K与以前的FSS数据集不同于难度，多样性和可扩展性，因此应促进FSS研究的进展。其次，我们通过调查139种古典方法，包括34个手工特征的面部素描合成方法，37个一般的神经式传输方法，43个深映像到图像翻译方法，以及35个图像 - 素描方法。此外，我们详细说明了现有的19个尖端模型的综合实验。第三，我们为FSS提供了一个简单的基准，名为FSGAN。只有两个直截了当的组件，即面部感知屏蔽和风格矢量扩展，FSGAN将超越所提出的FS2K数据集的所有先前最先进模型的性能，通过大边距。最后，我们在过去几年中汲取的经验教训，并指出了几个未解决的挑战。我们的开源代码可在https://github.com/dengpingfan/fsgan中获得。

Domain adaptation is critical for success in new, unseen environments. Adversarial adaptation models applied in feature spaces discover domain invariant representations, but are difficult to visualize and sometimes fail to capture pixel-level and low-level domain shifts. Recent work has shown that generative adversarial networks combined with cycle-consistency constraints are surprisingly effective at mapping images between domains, even without the use of aligned image pairs. We propose a novel discriminatively-trained Cycle-Consistent Adversarial Domain Adaptation model. CyCADA adapts representations at both the pixel-level and feature-level, enforces cycle-consistency while leveraging a task loss, and does not require aligned pairs. Our model can be applied in a variety of visual recognition and prediction settings. We show new state-of-the-art results across multiple adaptation tasks, including digit classification and semantic segmentation of road scenes demonstrating transfer from synthetic to real world domains.

交换自动编码器在深层图像操纵和图像到图像翻译中实现了最先进的性能。我们通过基于梯度逆转层引入简单而有效的辅助模块来改善这项工作。辅助模块的损失迫使发电机学会使用全零纹理代码重建图像，从而鼓励结构和纹理信息之间更好地分解。提出的基于属性的转移方法可以在样式传输中进行精致的控制，同时在不使用语义掩码的情况下保留结构信息。为了操纵图像，我们将对象的几何形状和输入图像的一般样式编码为两个潜在代码，并具有实施结构一致性的附加约束。此外，由于辅助损失，训练时间大大减少。提出的模型的优越性在复杂的域中得到了证明，例如已知最先进的卫星图像。最后，我们表明我们的模型改善了广泛的数据集的质量指标，同时通过多模式图像生成技术实现了可比的结果。

组织病理学依赖于微观组织图像的分析来诊断疾病。组织制备的关键部分正在染色，从而使染料用于使显着的组织成分更具区分。但是，实验室协议和扫描设备的差异导致相应图像的显着混淆外观变化。这种变异增加了人类错误和评估者间的变异性，并阻碍了自动或半自动方法的性能。在本文中，我们引入了一个无监督的对抗网络，以在多个数据采集域中翻译（因此使）整个幻灯片图像。我们的关键贡献是：（i）一种对抗性体系结构，该架构使用信息流分支通过单个发电机 - 歧视器网络在多个域中学习，该信息流分支优化可感知损失，以及（ii）在培训过程中包含一个附加功能提取网络，以指导指导指导的额外功能提取网络。转换网络以保持组织图像中的所有结构特征完整。我们：（i）首先证明了提出的方法对120例肾癌的H \＆e幻灯片的有效性，以及（ii）显示了该方法对更一般问题的好处，例如基于灵活照明的自然图像增强功能和光源适应。

使用机器学习的数据驱动的范例在图像处理和通信中变得普遍存在。特别地，图像到图像（I2I）转换是一种通用和广泛使用的图像处理问题的方法，例如图像合成，样式传输和图像恢复。同时，神经图像压缩被出现为可视通信中传统编码方法的数据驱动替代方法。在本文中，我们将这两种范例的组合与联合I2I压缩和翻译框架一起研究，重点是多域图像合成。首先通过将量化和熵编码集成到I2I翻译框架（即i2iCodec）中提出分布式I2I转换。在实践中，也希望图像压缩功能（即自动编码），需要与常规图像编解码器一起部署。因此，我们进一步提出了一个统一的框架，其允许在单个编解码器中进行平移和自动编码功能。在翻译/压缩模式下调节的自适应残差块提供灵活的适应性对所需功能。实验表明，使用单个模型的I2I平移和图像压缩均有前景。

当前的图像到图像翻译方法通过条件生成模型来制定任务，从而仅学习重塑或区域变化，因为条件上下文提供的丰富结构信息受到了约束。在这项工作中，我们建议将矢量量化技术引入图像到图像翻译框架。矢量量化的内容表示不仅可以促进翻译，还可以促进不同域之间共享的无条件分布。同时，加上散布的样式表示，提出的方法进一步使图像扩展能力具有灵活性，并在内域内和域间具有灵活性。定性和定量实验表明，我们的框架与最先进的图像到图像到图像翻译和图像扩展方法的性能可比。与单个任务的方法相比，所提出的方法是统一的框架，释放了组合图像到图像翻译，无条件生成和图像扩展的应用程序。例如，它为图像生成和扩展提供了样式的可变性，并为图像到图像翻译提供了进一步的扩展功能。