Thin-Plate-Spline-Motion-Model

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AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

Thin-Plate-Spline-Motion-Model 是一款源自 CVPR 2022 论文的开源图像动画工具,核心功能是让静态图片“动起来”。它通过输入一张源人物图片和一段驱动视频,即可生成源人物模仿驱动视频动作的新动画,广泛应用于数字人播报、表情迁移及虚拟角色创作。

该模型主要解决了传统方法在处理大幅度肢体动作或复杂形变时,容易出现画面撕裂、背景失真或动作僵硬的问题。其独特的技术亮点在于引入了“薄板样条(Thin-Plate Spline)”运动模型,这是一种基于物理的平滑形变算法,能够更精准地建模局部细节与全局运动的关联,从而在保持图像结构完整性的同时,实现极其流畅自然的动态效果。

这款工具非常适合计算机视觉研究人员、AI 开发者以及需要高质量动态内容生成的设计师使用。项目不仅提供了完整的训练代码和预训练模型,支持在 VoxCeleb、TaiChi 等主流数据集上复现结果,还集成了 Hugging Face、Replicate 等平台的在线演示,方便用户快速体验。对于希望深入探索图像驱动技术或构建自定义动画应用的专业人士而言,这是一个兼具学术价值与实用性的优秀选择。

使用场景

一家小型数字人内容工作室正试图为历史人物制作生动的科普短视频,但受限于高昂的动作捕捉设备成本和复杂的 3D 建模流程。

没有 Thin-Plate-Spline-Motion-Model 时

  • 硬件门槛极高:必须租赁专业动捕棚或购买深度相机才能获取精准动作数据,初创团队难以承担。
  • 画面失真严重:传统图像变形算法在处理大幅度肢体动作(如挥手、转身)时,人物边缘容易出现撕裂或模糊伪影。
  • 开发周期漫长:从绑定 3D 模型到渲染输出,制作一条 10 秒的视频往往需要数天的人工调整时间。
  • 素材复用性差:一旦更换目标人物形象,就需要重新进行繁琐的建模和骨骼绑定,无法快速响应热点话题。

使用 Thin-Plate-Spline-Motion-Model 后

  • 仅需单目视频驱动:直接利用网上现有的公开演讲视频作为驱动源,无需任何专用采集设备即可生成动画。
  • 大形变自然流畅:基于薄板样条运动模型,即使在人物做出夸张表情或大幅转头时,面部和衣物纹理依然保持连贯清晰。
  • 分钟级内容产出:输入一张静态历史照片和一段参考视频,算法可自动在几分钟内合成高质量的动态影像。
  • 跨人物灵活迁移:同一套动作数据可瞬间迁移到不同的人物静态图上,极大提升了批量生产科普视频的灵活性。

Thin-Plate-Spline-Motion-Model 通过先进的非刚性运动建模技术,将高成本的动态图像生成转化为低门槛、高效率的单图视频动画任务。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
GPU

需要 NVIDIA GPU (训练命令包含 CUDA_VISIBLE_DEVICES),具体型号和显存大小未说明,需支持 CUDA

内存

未说明

依赖
notes1. 代码主要基于 Linux 环境开发,训练脚本明确使用了 CUDA 环境变量。2. 需手动下载预训练模型和数据集(提供 Yandex, Google Drive, 百度网盘链接)。3. 数据集(如 VoxCeleb, TaiChiHD)需按照外部仓库指引进行预处理。4. 提供 Hugging Face Spaces, Replicate 和 Google Colab 的在线演示环境。5. 安装依赖需运行 'pip install -r requirements.txt',但 README 未直接列出具体库版本列表。
python3.9 (推荐)
requirements.txt 中定义的依赖包 (基于 FOMM 和 MRAA 项目,通常包含 torch, torchvision, numpy, scipy, opencv-python, matplotlib, imageio-ffmpeg 等)
Thin-Plate-Spline-Motion-Model hero image

快速开始

[CVPR2022] 用于图像动画的薄板样条运动模型

许可证:MIT 星标 GitHub 仓库大小

CVPR'2022 论文《用于图像动画的薄板样条运动模型》的源代码

论文 | 补充材料

示例动画

vox ted

: 为了公平比较,论文中将模型训练了 100 个 epoch。您可以使用更多数据并训练更长时间以获得更好的效果。

动画网页演示

预训练模型

安装

我们支持 python3。(推荐版本为 Python 3.9)。 要安装依赖项,请运行:

pip install -r requirements.txt

YAML 配置文件

config 文件夹中有多个配置文件,每个 dataset 对应一个,命名为 config/dataset_name.yaml

请参阅 config/taichi-256.yaml 中的参数说明。

数据集

  1. MGif。遵循 Monkey-Net 的方法。

  2. TaiChiHDVoxCeleb。遵循 video-preprocessing 中的说明。

  3. TED 演讲。遵循 MRAA 中的说明。

以下是论文中使用的已预处理的 VoxCelebTaiChiHDTED 演讲 数据集。百度网盘 下载文件夹下的所有文件,然后合并并解压,例如:

cat vox.tar.* > vox.tar
tar xvf vox.tar

训练

要在特定数据集上训练模型,请运行:

CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1 python run.py --config config/dataset_name.yaml --device_ids 0,1

系统会创建一个以时间戳命名的日志文件夹。检查点、损失值和重建结果都会保存到该文件夹中。

训练 AVD 网络

要在特定数据集上训练模型,请运行:

CUDA_VISIBLE_DEVICES=0 python run.py --mode train_avd --checkpoint '{checkpoint_folder}/checkpoint.pth.tar' --config config/dataset_name.yaml

检查点、损失值和重建结果会被保存到 {checkpoint_folder} 中。

视频重建评估

要评估重建性能,请运行:

CUDA_VISIBLE_DEVICES=0 python run.py --mode reconstruction --config config/dataset_name.yaml --checkpoint '{checkpoint_folder}/checkpoint.pth.tar'

{checkpoint_folder} 中会创建一个 reconstruction 子文件夹。 生成的视频会存储到该文件夹中,同时也会以无损 .png 格式存储到 png 子文件夹中,以便进行评估。 要计算指标,请遵循 pose-evaluation 中的说明。

图像动画演示

  • 笔记本:demo.ipynb,编辑配置单元格并运行以进行图像动画。
  • Python:
CUDA_VISIBLE_DEVICES=0 python demo.py --config config/vox-256.yaml --checkpoint checkpoints/vox.pth.tar --source_image ./source.jpg --driving_video ./driving.mp4

致谢

主代码基于 FOMMMRAA

感谢这些优秀的工作!

同时感谢:

常见问题

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