Automatic Unpaired Shape Deformation Transfer

论文:Arxiv
代码:Github

这篇paper主要是做运动迁移的。现有Shape Deformation Transfer的问题:

  • 要求成对数据
  • 或要求point-wise的对应关系


    运动迁移示意图

    以上图为例,要把一个瘦子(source域)的动作迁移到胖子(target域)身上。传统的做法往往需要一一对应的动作数据,或者是point-wise的对应关系。所谓point-wise,指的是人体三维模型的每一个顶点对应关系(人体三维模型可以看成是很多个小三角形组成)。显然这两种要求都不太现实。

解决办法

  • 使用VAE-CycleGAN解决上述问题。
  • 加入相似性约束,使得运动迁移过程中,保持identity信息不变。

下面对这两点进行详细解读:

使用VAE-CycleGAN

VAE-CycleGAN

上图是模型的训练过程,下图是推断过程。整个网络结构清晰易懂。
推断过程中,输入图片通过Encoder提取特征,然后利用
F
进行运动迁移,然后使用target域的Decoder进行重构。不过这里作者是人体三维模型的迁移,所以输入输出都是人体模型的顶点坐标(加入有B个顶点,每个顶点有9个坐标,那么输入就是
B\times9
维的矩阵)。

刚才提到了利用F做运动迁移,这里有一个问题是,如何确保F迁移的就是运动呢?理论上来说,Decoder为了更好的重构target,那么F不仅仅会迁移source的运动信息,还要迁移source的identity信息到target域。这里作者为此加入相似性约束,使得运动迁移过程中,保持identity信息不变。

相似性约束

传统的判别三维人体模型相似性的办法通常采用Light Field Distance。那么,如果我们能根据编码后的特征\tilde{s},\tilde{t}计算二者之间的光场距离,然后最小化光场距离,也就是最小化运动迁移网络F前后的光场距离(identity信息),保证迁移前后identity信息不变就好了。可是有存在一个问题:光场距离计算比较麻烦,且是不可导的

于是,这里作者就设计了一个神经网络去计算拟合光场距离。网络结构如下:


similarity network

模型的损失函数

模型的损失显然包括三部分,GAN Loss,Cycle consistency loss,similarity network loss。

模型loss
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