安妮 郭一璞 发自 凹非寺 
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

今天要介绍的新技术，可能会让不少人有个大胆的想法。

因为2D形象变成3D“活物”，不再是魔法。

你可能还记得《哈利·波特》里的神奇世界，报纸上的照片会动，墙壁上的名人画像能说话，甚至开门入户都要与“门神”胖夫人暗号问答一番。

但，是，现，在，AI就是我辈麻瓜的神奇魔法。

无论你想“复活”的是梅西.jpg、库里.png，还是詹姆斯.jpeg，抑或希望新垣结衣.tiff、波多野结衣.Raw“动起来”……

这项名为照片唤醒（Photo Wake-Up）的新技术，都能让你得偿所望。

不信？先牛刀小试亮亮相~

它可以让你最爱的体育明星，詹姆斯、梅西、库里从照片里跑出来：

相信我，走出来的库里真的是3D的：

它还能赋予二次元角色以力量：

把钢铁侠带到你身边：

甚至抽象画都能搞的定，毕加索《玛雅和玩具船》中的主角可以走出来，像人类那样活动四肢：

你还可以借此把角色们AR/VR化，只要动动手指，它们就能出现在你身边的世界：

不管是照片、卡通还是抽象角色，但凡有个人样，照片唤醒技术都能唤醒它们体内沉睡的灵魂，让它们从二维化世界中苏醒过来。

有了这项技术，或许游戏、动画制作行业的设计师们可能要开心坏了，只要画个2D的角色，自动就能变成3D。

看到这些效果展示，有网友表示可能这就是和女神距离最近的一次了。

恭喜恭喜~

原理揭秘

这些心水的动漫人物和体育明星，是怎么一下子从画里走出来，而且还会动、变立体了？

在论文Photo Wake-Up: 3D Character Animation from a Single Photo中，研究人员来了一次完完整整的大、揭、秘。

研究人员表示，让主角从平面静态图像里走出来，最难的地方就是要在系统中重建一个“虚拟人”。虚拟人必须能透过厚重的衣物，精确对应到画中人物的身体轮廓。

头对头，肩并肩，手腕对手腕……当虚拟人的骨骼架构完全匹配到画中人，也就意味着你的男神/女神离动起来就不远了。

整个操作过程，其实只用了三步：

我们一步一步看，研究人员的第一步就是：分割纸片人。

研究人员利用现成的图像分割算法，将画中人的躯干、四肢分割，再用人体姿态估计，提取画中人的2D骨骼关键点，忽略厚重的衣服，拟合出一种半裸的可塑3D模型，称为SMPL模型（Skinned Multi-Person Linear Model）。

此时，无论是男神还是女神，现在都已经简化成看不出年龄和样貌的“石膏人”了。重要的第二波操作马上开始。

第二步：细化纸片人3D模型

纸片人跑不跑，全看3D模型好不好。这一步，研究人员开始细化纸片人的3D模型了。

若纸片人运动，身体各部分间难免产生轮廓的重合。完美的模型能够匹配到纸片人的身体轮廓，还能识别这种自我遮蔽（self-occlusion）现象的出现。

△ 比如这样

怎样在自我遮蔽出现时保证模型的准确性？研究人员想了个主意：先将SMPL模型映射到2D世界对准轮廓，调好再次转换成3D模型确保精确度。

在映射到2D世界时，研究人员将SMPL模型转换成了两种不同的映射形式，一种是肌肉隐约可见的普通图（Normal Map），一种是五颜六色区分了身体不同部位的皮肤图（Skinning Map）。

二者合一，转换成3D模型后，姿态可动的3D人来了！

最后，研究人员用CMU的Mo-cap人体动作数据集喂给模型，数据集中的人物动作，现在可以迁移到你的纸片人身上了。

△ 6幅图中主角“出走”效果；每幅图左为原图，右为结果

此时，如果有一个AR眼镜，戴上，手指比个心，心爱的“纸片人”就被点活，从画中出走了。

随后，研究人员对103名志愿者进行了调查，86%的被调查志愿者认为Photo Wake-Up的效果超越了前人所做。

艾伦学院三人组

这项研究的三位作者，都来自华盛顿大学保罗·艾伦计算机科学与工程学院。

一作翁仲毅，一位台湾小哥哥，现在是华盛顿大学保罗·艾伦计算机科学与工程学院图形图像实验室（GRAIL）的博士，他本硕毕业于台大计算机与信息工程系，读博士前曾在台湾讯连科技做技术主管，最近还在Facebook实习。

二作Brian Curless，华盛顿大学保罗·艾伦计算机科学与工程学院教授，斯坦福电气工程博士。

三作Ira Kemelmacher-Shlizerman小姐姐，以色列魏茨曼科学研究所计算机科学与应用数学博士，华盛顿大学保罗·艾伦计算机科学与工程学院助理教授。

同时，因为自己创立的公司Dreambit LLC被Facebook收购了，所以自从2016年起她还是Facebook的AR/VR研究科学家，并且长期担任CVPR和SIGGRAPH的区域主席和技术委员会成员。

这个研究团队，从一作到三作，那是一个比一个厉害。

量子位此前介绍过的桌面足球，就是二三作两位教授的作品；

还有假装拉小提琴的Facebook AI，也是三作小姐姐参与的研究。

感谢作者们的研究，从此地球人再也不怕被《三体》中的二向箔攻击了，就算被压成纸片片，我们也可以把自己复原回3D。

传送门

项目网页
https://grail.cs.washington.edu/projects/wakeup/

论文
https://arxiv.org/abs/1812.02246

— 完 —

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