HeadGAP：可用几张甚至一张图像来创建逼真的可动画 3D 头部头像

HeadGAP项目简介

HeadGAP是一种创新的3D头像生成技术，由字节跳动公司和上海科技大学的联合研究团队开发。这项技术能够通过极少的图像输入，甚至是单张图片，快速创建出逼真且可动的3D头像。HeadGAP利用大规模3D数据学习得到的3D高斯先验模型，通过两个阶段——先验学习和少量样本个性化——来实现高质量的个性化头像生成。这种方法不仅捕捉了头像的精细细节，还确保了在不同视角和表情下的动画稳定性，为电影、游戏、增强现实/虚拟现实以及元宇宙等领域的应用提供了强大的技术支持。

HeadGAP主要功能

1. 少量样本个性化：HeadGAP能够使用极少的图像（甚至一张）来创建目标人物的3D头像。
2. 高保真渲染：生成的3D头像具有逼真的视觉效果，能够保持高视觉保真度。
3. 多视角一致性：头像可以在多个视角下渲染，保持外观的一致性。
4. 稳定动画：头像支持动画生成，且动画表现稳定，适用于不同的表达和姿态。
5. 快速定制：通过反转和微调策略，实现快速的头像个性化定制。

HeadGAP技术原理

1. 3D高斯先验模型：利用大规模多视角动态数据集学习3D头部的先验知识。
2. Gaussian Splatting-based 自解码网络：采用基于高斯散射的自解码网络进行部分动态建模，有效捕捉个体特征。
3. 身份共享编码：使用身份共享编码和个性化潜在代码来学习高斯原语的属性。
4. 反转和微调策略：在头像创建阶段，通过这些策略实现快速个性化。
5. 多阶段框架：包含先验学习阶段和少量样本个性化阶段，前者用于嵌入头部先验知识，后者用于创建新身份的头像。
6. 3DGS头部表示：引入基于3DGS的头部表示，增强了部分基础和动态建模，以提升生成质量。
7. 连续部分身份空间：设计自解码方式的GAPNet，构建连续的部分身份空间，作为强大的生成先验来指导少量样本的创建。
8. 网格跟踪先验：通过预测相对于跟踪网格的高斯属性来利用网格跟踪先验。

HeadGAP应用场景

1. 电影制作：在电影工业中，HeadGAP可以用于快速生成角色的3D头像，用于特效制作或动画电影中。
2. 游戏开发：为电子游戏角色创建逼真的3D模型，提升游戏的真实感和玩家的沉浸体验。
3. 虚拟现实(VR)：在VR环境中，为用户提供个性化的虚拟形象，增强交互体验。
4. 增强现实(AR)：结合AR技术，为用户在现实世界中叠加的虚拟元素提供逼真的3D头像。
5. 社交媒体：用户可以在社交平台上使用自己的3D头像，用于虚拟聚会或作为个性化的表达方式。
6. 元宇宙构建：在构建虚拟世界和元宇宙平台时，为用户提供定制化的3D形象，用于虚拟空间中的互动和探索。

HeadGAP项目入口

• 官方项目主页：https://headgap.github.io/
• arXiv研究论文：https://arxiv.org/pdf/2408.06019