3D可线模型（3DMMS）是面部形状和外观的生成模型。然而，传统3DMMS的形状参数满足多变量高斯分布，而嵌入式嵌入满足过边距分布，并且这种冲突使得面部重建模型同时保持忠诚度和形状一致性的挑战。为了解决这个问题，我们提出了一种用于单眼脸部重建的新型3DMM的球体面部模型（SFM），这可以保持既有忠诚度和身份一致性。我们的SFM的核心是可以用于重建3D面形状的基矩阵，并且通过采用在第一和第二阶段中使用3D和2D训练数据的两级训练方法来学习基本矩阵。为了解决分发不匹配，我们设计一种新的损失，使形状参数具有超球的潜在空间。广泛的实验表明，SFM具有高表示能力和形状参数空间的聚类性能。此外，它产生富翼面形状，并且形状在单眼性重建中的挑战条件下是一致的。
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许多最近的作品通过基于参数模型聚集了相同的身份的形状参数并将不同人的形状参数聚集在一起（例如，3D可变模型（3DMMS））来重建独特的3D面形状。然而，尽管使用这些形状参数的面部识别任务中的高精度，但是从那些参数重建的面部形状的视觉辨别是不令人满意的。以下研究尚未回答以下研究问题：做差异的形状参数保证所代表的3D面形状的视觉歧视吗？本文分析了形状参数与重建形状几何之间的关系，提出了一种新颖的形状相同感知正则化（SIR）损耗的形状参数，旨在增加形状参数和形状几何域中的辨别性。此外，为了应对包含地标和身份注释的缺乏培训数据，我们提出了一种网络结构和相关的培训策略，以利用包含身份或地标标签的混合数据。我们将我们的方法与现有方法进行比较重建误差，视觉区分性和形状参数的面部识别准确性。实验结果表明，我们的方法优于最先进的方法。
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从单个图像重建高保真3D面部纹理是一个具有挑战性的任务，因为缺乏完整的面部信息和3D面和2D图像之间的域间隙。最新作品通过应用基于代或基于重建的方法来解决面部纹理重建问题。尽管各种方法具有自身的优势，但它们不能恢复高保真和可重新可传送的面部纹理，其中术语“重新可调剂”要求面部质地在空间地完成和与环境照明中脱颖而出。在本文中，我们提出了一种新颖的自我监督学习框架，用于从野外的单视图重建高质量的3D面。我们的主要思想是首先利用先前的一代模块来生产先前的Albedo，然后利用细节细化模块来获得详细的Albedo。为了进一步使面部纹理解开照明，我们提出了一种新颖的详细的照明表示，该表现在一起与详细的Albedo一起重建。我们还在反照侧和照明方面设计了几种正规化损失功能，以便于解散这两个因素。最后，由于可怜的渲染技术，我们的神经网络可以以自我监督的方式有效地培训。关于具有挑战性的数据集的广泛实验表明，我们的框架在定性和定量比较方面显着优于最先进的方法。
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在本文中，我们提出了一个大型详细的3D面部数据集，FACESCAPE和相应的基准，以评估单视图面部3D重建。通过对FACESCAPE数据进行训练，提出了一种新的算法来预测从单个图像输入的精心索引3D面模型。 FACESCAPE DataSet提供18,760个纹理的3D面，从938个科目捕获，每个纹理和每个特定表达式。 3D模型包含孔径级面部几何形状，也被处理为拓扑均匀化。这些精细的3D面部模型可以表示为用于详细几何的粗糙形状和位移图的3D可线模型。利用大规模和高精度的数据集，进一步提出了一种使用深神经网络学习特定于表达式动态细节的新颖算法。学习的关系是从单个图像输入的3D面预测系统的基础。与以前的方法不同，我们的预测3D模型在不同表达式下具有高度详细的几何形状。我们还使用FACESCAPE数据来生成野外和实验室内基准，以评估最近的单视面重建方法。报告并分析了相机姿势和焦距的尺寸，并提供了忠诚和综合评估，并揭示了新的挑战。前所未有的数据集，基准和代码已被释放到公众以进行研究目的。
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3D面部重建是一个具有挑战性的问题，但也是计算机视觉和图形领域的重要任务。最近，许多研究人员对这个问题提请注意，并且已经发表了大量的文章。单个图像重建是3D面部重建的分支之一，在我们的生活中具有大量应用。本文是对从单个图像的3D面部重建最近的文献述评。
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Recently, deep learning based 3D face reconstruction methods have shown promising results in both quality and efficiency. However, training deep neural networks typically requires a large volume of data, whereas face images with ground-truth 3D face shapes are scarce. In this paper, we propose a novel deep 3D face reconstruction approach that 1) leverages a robust, hybrid loss function for weakly-supervised learning which takes into account both low-level and perception-level information for supervision, and 2) performs multi-image face reconstruction by exploiting complementary information from different images for shape aggregation. Our method is fast, accurate, and robust to occlusion and large pose. We provide comprehensive experiments on three datasets, systematically comparing our method with fifteen recent methods and demonstrating its state-of-the-art performance. Code available at https://github.com/ Microsoft/Deep3DFaceReconstruction
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2021-11-01
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。
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3D面重建结果的评估通常取决于估计的3D模型和地面真相扫描之间的刚性形状比对。我们观察到，将两个形状与不同的参考点进行排列可以在很大程度上影响评估结果。这给精确诊断和改进3D面部重建方法带来了困难。在本文中，我们提出了一种新的评估方法，并采用了新的基准测试，包括100张全球对齐的面部扫描，具有准确的面部关键点，高质量的区域口罩和拓扑符合的网格。我们的方法执行区域形状比对，并导致计算形状误差期间更准确，双向对应关系。细粒度，区域评估结果为我们提供了有关最先进的3D面部重建方法表现的详细理解。例如，我们对基于单图像的重建方法的实验表明，DECA在鼻子区域表现最好，而Ganfit在脸颊区域的表现更好。此外，使用与我们构造的相同过程以对齐和重新构造几个3D面部数据集的新型和高质量的3DMM基础HIFI3D ++。我们将在https://realy3dface.com上发布真正的HIFI3D ++以及我们的新评估管道。
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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。
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Recent years witnessed the breakthrough of face recognition with deep convolutional neural networks. Dozens of papers in the field of FR are published every year. Some of them were applied in the industrial community and played an important role in human life such as device unlock, mobile payment, and so on. This paper provides an introduction to face recognition, including its history, pipeline, algorithms based on conventional manually designed features or deep learning, mainstream training, evaluation datasets, and related applications. We have analyzed and compared state-of-the-art works as many as possible, and also carefully designed a set of experiments to find the effect of backbone size and data distribution. This survey is a material of the tutorial named The Practical Face Recognition Technology in the Industrial World in the FG2023.
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在本文中，我们展示了Facetunegan，一种新的3D面部模型表示分解和编码面部身份和面部表情。我们提出了对图像到图像翻译网络的第一次适应，该图像已经成功地用于2D域，到3D面几何。利用最近释放的大面扫描数据库，神经网络已经过培训，以便与面部更好的了解，使面部表情转移和中和富有效应面的变异因素。具体而言，我们设计了一种适应基础架构的对抗架构，并使用Spiralnet ++进行卷积和采样操作。使用两个公共数据集（FACESCAPE和COMA），Facetunegan具有比最先进的技术更好的身份分解和面部中和。它还通过预测较近地面真实数据的闪烁形状并且由于源极和目标之间的面部形态过于不同的面部形态而越来越多的不期望的伪像来优异。
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在这项工作中，我们为来自多视图RGB图像的3D面部重建提供了一种新方法。与以前的方法（3DMMS）构建的先前方法不同，我们的方法利用隐式表示来编码丰富的几何特征。我们的整体管道由两个主要组件组成，包括几何网络，它学习可变形的神经签名距离函数（SDF）作为3D面部表示，以及渲染网络，该渲染网络学会呈现神经SDF的面积点以匹配通过自我监督优化输入图像。要处理在测试时间的不同表达式的相同目标的野外稀疏视图输入，我们进一步提出了残余潜代码，以有效地扩展了学习的隐式面部表示的形状空间，以及新颖的视图开关丢失强制执行不同视图之间的一致性。我们在多个基准数据集上的实验结果表明，与最先进的方法相比，我们的方法优于替代基准，实现了优越的面部重建结果。
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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。
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在过去几年中，许多面部分析任务已经完成了惊人的性能，其中应用包括来自单个“野外”图像的面部生成和3D面重建。尽管如此，据我们所知，没有方法可以从“野外”图像中产生渲染的高分辨率3D面，并且这可以归因于：（a）可用数据的跨度进行培训（b）缺乏可以成功应用于非常高分辨率数据的强大方法。在这项工作中，我们介绍了一种能够从单个“野外”图像中重建光电型渲染3D面部几何和BRDF的第一种方法。我们捕获了一个大型的面部形状和反射率，我们已经公开了。我们用精确的面部皮肤漫射和镜面反射，自遮挡和地下散射近似来定义快速面部光电型拟型渲染方法。有了这一点，我们训练一个网络，将面部漫射和镜面BRDF组件与烘焙照明的形状和质地一起脱颖而出，以最先进的3DMM配件方法重建。我们的方法通过显着的余量优于现有技术，并从单个低分辨率图像重建高分辨率3D面，这可以在各种应用中呈现，并桥接不一体谷。
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We present PhoMoH, a neural network methodology to construct generative models of photorealistic 3D geometry and appearance of human heads including hair, beards, clothing and accessories. In contrast to prior work, PhoMoH models the human head using neural fields, thus supporting complex topology. Instead of learning a head model from scratch, we propose to augment an existing expressive head model with new features. Concretely, we learn a highly detailed geometry network layered on top of a mid-resolution head model together with a detailed, local geometry-aware, and disentangled color field. Our proposed architecture allows us to learn photorealistic human head models from relatively little data. The learned generative geometry and appearance networks can be sampled individually and allow the creation of diverse and realistic human heads. Extensive experiments validate our method qualitatively and across different metrics.
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3D面部建模一直是计算机视觉和计算机图形学研究的活跃领域，从虚拟化身中的面部表达转移到合成数据生成，助长了应用。现有的3D深度学习生成模型（例如，VAE，gan）允许生成紧凑的面部表征（形状和纹理），可以在形状和外观空间中建模非线性（例如，散射效果，镜面等）。但是，他们缺乏控制微妙表达产生的能力。本文提出了一种新的3D面部生成模型，该模型可以使身份和表达不适，并提供对表达式的颗粒状控制。特别是，我们建议使用一对监督自动编码器和生成对抗网络来产生高质量的3D面，无论是外观和形状而言。实验结果是用整体表达标签或作用单元标签学到的3D面的产生结果表明，我们如何将身份和表达分离；在保留身份的同时，获得精细的表达方式。
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我们提出了神经头头像，这是一种新型神经表示，其明确地模拟了可动画的人体化身的表面几何形状和外观，可用于在依赖数字人类的电影或游戏行业中的AR / VR或其他应用中的电话会议。我们的代表可以从单眼RGB肖像视频中学到，该视频具有一系列不同的表达和视图。具体地，我们提出了一种混合表示，其由面部的粗糙形状和表达式和两个前馈网络组成的混合表示，以及预测底层网格的顶点偏移以及视图和表达依赖性纹理。我们证明，该表示能够准确地外推到看不见的姿势和观点，并在提供尖锐的纹理细节的同时产生自然表达。与先前的磁头头像上的作品相比，我们的方法提供了与标准图形管道兼容的完整人体头（包括头发）的分解形状和外观模型。此外，就重建质量和新型观看合成而定量和定性地优于现有技术的当前状态。
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本文介绍了一个新的大型多视图数据集，称为Humbi的人体表达式，具有天然衣物。 HUMBI的目标是为了便于建模特异性的外观和五个主要身体信号的几何形状，包括来自各种各样的人的凝视，面部，手，身体和服装。 107同步高清摄像机用于捕获772个跨性别，种族，年龄和风格的独特科目。使用多视图图像流，我们使用3D网格模型重建高保真体表达式，允许表示特定于视图的外观。我们证明HUMBI在学习和重建完整的人体模型方面非常有效，并且与人体表达的现有数据集互补，具有有限的观点和主题，如MPII-Gaze，Multi-Pie，Human 3.6m和Panoptic Studio数据集。基于HUMBI，我们制定了一种展开的姿态引导外观渲染任务的新基准挑战，其旨在大大延长了在3D中建模的不同人类表达式中的光敏性，这是真实的社会远程存在的关键能力。 Humbi公开提供http://humbi-data.net
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在这项工作中，我们解决了4D面部表情生成的问题。通常，通过对中性3D面动画来达到表达峰，然后回到中立状态来解决这一问题。但是，在现实世界中，人们表现出更复杂的表情，并从一个表达式转换为另一种表达。因此，我们提出了一个新模型，该模型在不同表达式之间产生过渡，并综合了长长的4D表达式。这涉及三个子问题：（i）建模表达式的时间动力学，（ii）它们之间的学习过渡，以及（iii）变形通用网格。我们建议使用一组3D地标的运动编码表达式的时间演变，我们学会通过训练一个具有歧管值的gan（Motion3dgan）来生成。为了允许生成组成的表达式，该模型接受两个编码起始和结尾表达式的标签。网格的最终顺序是由稀疏的2块网格解码器（S2D-DEC）生成的，该解码器将地标位移映射到已知网格拓扑的密集，每位vertex位移。通过明确处理运动轨迹，该模型完全独立于身份。五个公共数据集的广泛实验表明，我们提出的方法在以前的解决方案方面带来了重大改进，同时保留了良好的概括以看不见数据。
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与仅对面部进行建模的早期方法相比，最近的3D面部重建方法重建了整个头部。尽管这些方法准确地重建了面部特征，但它们并未明确调节头部的上部。由于头发的闭塞程度不同，提取有关头部这一部分的信息具有挑战性。我们提出了一种新颖的方法，可以通过去除遮挡头发并重建皮肤，从而揭示有关头部形状的信息来建模上头。我们介绍了三个目标：1）骰子一致性损失，该骰子一致性损失在源的整体形状和渲染图像之间强制相似，2）刻度一致性损失，以确保即使头部的上部不是头部，也可以准确地复制头部形状可见，3）使用移动平均损耗功能训练的71个地标探测器，以检测头部的其他地标。这些目标用于以无监督的方式训练编码器，以从野外输入图像中回归火焰参数。我们无监督的3MM模型可在流行的基准上实现最新的结果，可用于推断动画或阿凡达创建中直接使用的头部形状，面部特征和纹理。
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