Figure 1: Frankenstein (silver) and Adam (gold). This paper presents a 3D human model capable of concurrently tracking the large-scale posture of the body along with the smaller details of a persons facial expressions and hand gestures.

To facilitate the analysis of human actions, interactions and emotions, we compute a 3D model of human body pose, hand pose, and facial expression from a single monocular image. To achieve this, we use thousands of 3D scans to train a new, unified, 3D model of the human body, SMPL-X, that extends SMPL with fully articulated hands and an expressive face. Learning to regress the parameters of SMPL-X directly from images is challenging without paired images and 3D ground truth. Consequently, we follow the approach of SMPLify, which estimates 2D features and then optimizes model parameters to fit the features. We improve on SMPLify in several significant ways: (1) we detect 2D features corresponding to the face, hands, and feet and fit the full SMPL-X model to these; (2) we train a new neural network pose prior using a large MoCap dataset; (3) we define a new interpenetration penalty that is both fast and accurate; (4) we automatically detect gender and the appropriate body models (male, female, or neutral); (5) our PyTorch implementation achieves a speedup of more than 8× over Chumpy. We use the new method, SMPLify-X, to fit SMPL-X to both controlled images and images in the wild. We evaluate 3D accuracy on a new curated dataset comprising 100 images with pseudo ground-truth. This is a step towards automatic expressive human capture from monocular RGB data. The models, code, and data are available for research purposes at https://smpl-x.is.tue.mpg.de.

人类性能捕获是一种非常重要的计算机视觉问题，在电影制作和虚拟/增强现实中具有许多应用。许多以前的性能捕获方法需要昂贵的多视图设置，或者没有恢复具有帧到帧对应关系的密集时空相干几何。我们提出了一种新颖的深度致密人体性能捕获的深层学习方法。我们的方法是基于多视图监督的弱监督方式培训，完全删除了使用3D地面真理注释的培训数据的需求。网络架构基于两个单独的网络，将任务解散为姿势估计和非刚性表面变形步骤。广泛的定性和定量评估表明，我们的方法在质量和稳健性方面优于现有技术。这项工作是DeepCAP的扩展版本，在那里我们提供更详细的解释，比较和结果以及应用程序。

了解来自第一人称观点的社交互动对于许多应用来说至关重要，从辅助机器人到AR / VR。谈论相互作用的第一步是理解人类的姿势和形状。但是，该领域的研究目前受到数据缺乏的阻碍。现有数据集根据大小，注释，地面真实捕获方式或相互作用的多样性有限。我们通过提出EGOBODY来解决这一缺点，这是一个用于复杂3D场景中的社交交互的新型大规模数据集。我们采用Microsoft Hololens2耳机来记录富裕的EGEntric数据流（包括RGB，深度，眼睛凝视，头部和手动跟踪）。为了获得准确的3D地面真理，我们将耳机用多kinect钻机校准并配合富有呈现的SMPL-X体网格到多视图RGB-D帧，重建3D人类姿势和相对于场景的形状。我们收集68个序列，跨越不同的社会学互动类别，并提出了从自我监视视图的3D全体姿态和形状估计的第一个基准。我们的数据集和代码将在https://sanweiliti.github.io/egobody/egobody.html中进行研究。

人类不断与日常对象互动以完成任务。为了了解这种相互作用，计算机需要从观察全身与场景的全身相互作用的相机中重建这些相互作用。由于身体和物体之间的阻塞，运动模糊，深度/比例模棱两可以及手和可抓握的物体零件的低图像分辨率，这是具有挑战性的。为了使问题可以解决，社区要么专注于互动的手，忽略身体或互动的身体，无视双手。 Grab数据集解决了灵活的全身互动，但使用基于标记的MOCAP并缺少图像，而行为则捕获了身体对象互动的视频，但缺乏手动细节。我们使用参数全身模型SMPL-X和已知的对象网格来解决一种新的方法，该方法与Intercap的先前工作局限性，该方法是一种新的方法，可重建从多视图RGB-D数据进行交互的整体和对象。为了应对上述挑战，Intercap使用了两个关键观察：（i）可以使用手和物体之间的接触来改善两者的姿势估计。 （ii）Azure Kinect传感器使我们能够建立一个简单的多视图RGB-D捕获系统，该系统在提供合理的相机间同步时最小化遮挡的效果。使用此方法，我们捕获了Intercap数据集，其中包含10个受试者（5名男性和5个女性）与10个各种尺寸和负担的物体相互作用，包括与手或脚接触。 Intercap总共有223个RGB-D视频，产生了67,357个多视图帧，每个帧包含6个RGB-D图像。我们的方法为每个视频框架提供了伪真正的身体网格和对象。我们的Intercap方法和数据集填补了文献中的重要空白，并支持许多研究方向。我们的数据和代码可用于研究目的。

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

人类将他们的手和身体一起移动，沟通和解决任务。捕获和复制此类协调活动对于虚拟字符至关重要，以实际行为行为。令人惊讶的是，大多数方法分别对待身体和手的3D建模和跟踪。在这里，我们制定了一种手和身体的型号，并将其与全身4D序列合理。当扫描或捕获3D中的全身时，手很小，通常是部分闭塞，使其形状和难以恢复。为了应对低分辨率，闭塞和噪音，我们开发了一种名为Mano（具有铰接和非刚性变形的手模型）的新型号。曼诺从大约1000个高分辨率的3D扫描中学到了31个受试者的手中的大约一定的手。该模型是逼真的，低维，捕获非刚性形状的姿势变化，与标准图形封装兼容，可以适合任何人类的手。 Mano提供从手姿势的紧凑型映射，以构成混合形状校正和姿势协同效应的线性歧管。我们将Mano附加到标准参数化3D体形状模型（SMPL），导致完全铰接的身体和手部模型（SMPL + H）。我们通过用4D扫描仪捕获的综合体，自然，自然，自然的受试者的活动来说明SMPL + H.该配件完全自动，并导致全身型号，自然地移动详细的手动运动和在全身性能捕获之前未见的现实主义。模型和数据在我们的网站上自由用于研究目的（http://mano.is.tue.mpg.de）。

and ACCAD [5] datasets. The input is sparse markers and the output is SMPL body models.

虚拟网格是在线通信的未来。服装是一个人身份和自我表达的重要组成部分。然而，目前，在培训逼真的布置动画的远程介绍模型的必需分子和准确性中，目前无法使用注册衣服的地面真相数据。在这里，我们提出了一条端到端的管道，用于建造可驱动的服装代表。我们方法的核心是一种多视图图案的布跟踪算法，能够以高精度捕获变形。我们进一步依靠跟踪方法生产的高质量数据来构建服装头像：一件衣服的表达和完全驱动的几何模型。可以使用一组稀疏的视图来对所得模型进行动画，并产生高度逼真的重建，这些重建忠于驾驶信号。我们证明了管道对现实的虚拟电视应用程序的功效，在该应用程序中，从两种视图中重建了衣服，并且用户可以根据自己的意愿进行选择和交换服装设计。此外，当仅通过身体姿势驱动时，我们表现出一个具有挑战性的场景，我们可驾驶的服装Avatar能够生产出比最先进的面包质量明显更高的逼真的布几何形状。

推断人类场景接触（HSC）是了解人类如何与周围环境相互作用的第一步。尽管检测2D人类对象的相互作用（HOI）和重建3D人姿势和形状（HPS）已经取得了重大进展，但单个图像的3D人习惯接触的推理仍然具有挑战性。现有的HSC检测方法仅考虑几种类型的预定义接触，通常将身体和场景降低到少数原语，甚至忽略了图像证据。为了预测单个图像的人类场景接触，我们从数据和算法的角度解决了上述局限性。我们捕获了一个名为“真实场景，互动，联系和人类”的新数据集。 Rich在4K分辨率上包含多视图室外/室内视频序列，使用无标记运动捕获，3D身体扫描和高分辨率3D场景扫描捕获的地面3D人体。 Rich的一个关键特征是它还包含身体上精确的顶点级接触标签。使用Rich，我们训练一个网络，该网络可预测单个RGB图像的密集车身场景接触。我们的主要见解是，接触中的区域总是被阻塞，因此网络需要能够探索整个图像以获取证据。我们使用变压器学习这种非本地关系，并提出新的身体场景接触变压器（BSTRO）。很少有方法探索3D接触；那些只专注于脚的人，将脚接触作为后处理步骤，或从身体姿势中推断出无需看现场的接触。据我们所知，BSTRO是直接从单个图像中直接估计3D身体场景接触的方法。我们证明，BSTRO的表现明显优于先前的艺术。代码和数据集可在https://rich.is.tue.mpg.de上获得。

Recent work has shown the benefits of synthetic data for use in computer vision, with applications ranging from autonomous driving to face landmark detection and reconstruction. There are a number of benefits of using synthetic data from privacy preservation and bias elimination to quality and feasibility of annotation. Generating human-centered synthetic data is a particular challenge in terms of realism and domain-gap, though recent work has shown that effective machine learning models can be trained using synthetic face data alone. We show that this can be extended to include the full body by building on the pipeline of Wood et al. to generate synthetic images of humans in their entirety, with ground-truth annotations for computer vision applications. In this report we describe how we construct a parametric model of the face and body, including articulated hands; our rendering pipeline to generate realistic images of humans based on this body model; an approach for training DNNs to regress a dense set of landmarks covering the entire body; and a method for fitting our body model to dense landmarks predicted from multiple views.

我们提出了一种基于优化的新型范式，用于在图像和扫描上拟合3D人类模型。与直接回归输入图像中低维统计体模型（例如SMPL）的参数的现有方法相反，我们训练了每个vertex神经场网络的集合。该网络以分布式的方式预测基于当前顶点投影处提取的神经特征的顶点下降方向。在推断时，我们在梯度降低的优化管道中采用该网络，称为LVD，直到其收敛性为止，即使将所有顶点初始化为单个点，通常也会以一秒钟的分数出现。一项详尽的评估表明，我们的方法能够捕获具有截然不同的身体形状的穿着的人体，与最先进的人相比取得了重大改进。 LVD也适用于人类和手的3D模型配合，为此，我们以更简单，更快的方法对SOTA显示出显着改善。

We propose a novel 3D morphable model for complete human heads based on hybrid neural fields. At the core of our model lies a neural parametric representation which disentangles identity and expressions in disjoint latent spaces. To this end, we capture a person's identity in a canonical space as a signed distance field (SDF), and model facial expressions with a neural deformation field. In addition, our representation achieves high-fidelity local detail by introducing an ensemble of local fields centered around facial anchor points. To facilitate generalization, we train our model on a newly-captured dataset of over 2200 head scans from 124 different identities using a custom high-end 3D scanning setup. Our dataset significantly exceeds comparable existing datasets, both with respect to quality and completeness of geometry, averaging around 3.5M mesh faces per scan. Finally, we demonstrate that our approach outperforms state-of-the-art methods by a significant margin in terms of fitting error and reconstruction quality.

仅使用单视2D照片的收藏集对3D感知生成对抗网络（GAN）的无监督学习最近取得了很多进展。然而，这些3D gan尚未证明人体，并且现有框架的产生的辐射场不是直接编辑的，从而限制了它们在下游任务中的适用性。我们通过开发一个3D GAN框架来解决这些挑战的解决方案，该框架学会在规范的姿势中生成人体或面部的辐射场，并使用显式变形场将其扭曲成所需的身体姿势或面部表达。使用我们的框架，我们展示了人体的第一个高质量的辐射现场生成结果。此外，我们表明，与未接受明确变形训练的3D GAN相比，在编辑其姿势或面部表情时，我们的变形感知训练程序可显着提高产生的身体或面部的质量。

捕获穿着人的动态变形3D形状对于许多应用，包括VR / AR，自主驾驶和人机交互必不可少。现有方法要么需要高度专业化的捕获设置，如昂贵的多视图成像系统，或者它们缺乏对挑战身体姿势的鲁棒性。在这项工作中，我们提出了一种能够从具有具有挑战性身体姿势的单眼视频捕获动态3D人形状的方法，而没有任何额外的输入。我们首先基于学习的回归模型构建了对象的3D模板人体模型。然后，我们基于2D图像观察跟踪该模板模型在具有挑战性的身体剖视下的变形。我们的方法在野外的人类视频数据集3DPW上占据了最先进的方法。此外，我们展示了IPS数据集视频中鲁棒性和普遍性的效果。

新兴的元应用需要人类手的可靠，准确和逼真的复制品，以便在物理世界中进行复杂的操作。虽然真实的人手代表了骨骼，肌肉，肌腱和皮肤之间最复杂的协调之一，但最先进的技术一致专注于仅建模手的骨架。在本文中，我们提出了Nimble，这是一种新型的参数手模型，其中包括缺少的密钥组件，将3D手模型带入了新的现实主义水平。我们首先在最近的磁共振成像手（MRI手）数据集上注释肌肉，骨骼和皮肤，然后在数据集中的单个姿势和受试者上注册一个体积模板手。敏捷由20个骨头组成，作为三角形网格，7个肌肉群作为四面体网眼和一个皮肤网。通过迭代形状的注册和参数学习，它进一步产生形状的混合形状，姿势混合形状和关节回归器。我们证明将敏捷性应用于建模，渲染和视觉推理任务。通过强制执行内部骨骼和肌肉以符合解剖学和运动学规则，Nimble可以使3D手动画为前所未有的现实主义。为了建模皮肤的外观，我们进一步构建了一个光度法，以获取高质量的纹理和正常地图，以模型皱纹和棕榈印刷。最后，敏捷还通过合成丰富的数据或直接作为推理网络中的可区分层来使基于学习的手姿势和形状估计受益。

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。

We describe the first method to automatically estimate the 3D pose of the human body as well as its 3D shape from a single unconstrained image. We estimate a full 3D mesh and show that 2D joints alone carry a surprising amount of information about body shape. The problem is challenging because of the complexity of the human body, articulation, occlusion, clothing, lighting, and the inherent ambiguity in inferring 3D from 2D. To solve this, we first use a recently published CNN-based method, DeepCut, to predict (bottom-up) the 2D body joint locations. We then fit (top-down) a recently published statistical body shape model, called SMPL, to the 2D joints. We do so by minimizing an objective function that penalizes the error between the projected 3D model joints and detected 2D joints. Because SMPL captures correlations in human shape across the population, we are able to robustly fit it to very little data. We further leverage the 3D model to prevent solutions that cause interpenetration. We evaluate our method, SMPLify, on the Leeds Sports, HumanEva, and Human3.6M datasets, showing superior pose accuracy with respect to the state of the art.

毫米波（mmwave）雷达在不利的环境中起作用，例如在烟，雨，雪，照明等不良环境中起作用。先前的工作探索了从嘈杂且稀疏的MMWAVE雷达信号中重建3D骨骼或网格的可能性。但是，目前尚不清楚我们如何准确地从跨场景的MMWave信号重建3D主体，以及与摄像机相比的性能，当单独使用MMWave雷达或将它们与摄像机结合时，这是需要考虑的重要方面。为了回答这些问题，首先设计并构建了多个传感器，以收集大规模数据集。该数据集由在不同场景中的同步和校准的MMWave雷达点云和RGB（D）图像组成，以及在场景中人类的骨架/网格注释。使用此数据集，我们使用来自不同传感器的输入来训练最先进的方法，并在各种情况下对其进行测试。结果表明，1）尽管生成点云的噪音和稀疏性，MMWave雷达可以比RGB摄像机获得更好的重建精度，但比深度摄像头还差； 2）MMWave雷达的重建受不利天气条件的影响，而RGB（D）摄像机受到严重影响。此外，对数据集的分析和结果对改善MMWave雷达重建的重建以及来自不同传感器的信号的组合的洞察力。

This work addresses the problem of estimating the full body 3D human pose and shape from a single color image. This is a task where iterative optimization-based solutions have typically prevailed, while Convolutional Networks (ConvNets) have suffered because of the lack of training data and their low resolution 3D predictions. Our work aims to bridge this gap and proposes an efficient and effective direct prediction method based on ConvNets. Central part to our approach is the incorporation of a parametric statistical body shape model (SMPL) within our end-to-end framework. This allows us to get very detailed 3D mesh results, while requiring estimation only of a small number of parameters, making it friendly for direct network prediction. Interestingly, we demonstrate that these parameters can be predicted reliably only from 2D keypoints and masks. These are typical outputs of generic 2D human analysis ConvNets, allowing us to relax the massive requirement that images with 3D shape ground truth are available for training. Simultaneously, by maintaining differentiability, at training time we generate the 3D mesh from the estimated parameters and optimize explicitly for the surface using a 3D per-vertex loss. Finally, a differentiable renderer is employed to project the 3D mesh to the image, which enables further refinement of the network, by optimizing for the consistency of the projection with 2D annotations (i.e., 2D keypoints or masks). The proposed approach outperforms previous baselines on this task and offers an attractive solution for direct prediction of 3D shape from a single color image.