AI 靠语意理解把照片变抽象画:无需相应数据集,只画 4 笔也保留神韵
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-06-01
只用几笔,如何勾勒一只动物的简笔画,很多人从小都没整明白的问题 -- 如今 AI 也能实现了。
下面图中,左边是三张不同的动物照片,右边是 AI 仅用线条来描出它们的外形和神态。从 32 笔到 4 笔,即使大量信息都抽象略去了,但我们还是能辨识出对应动物,尤其是最下面的猫猫,只需 4 笔曲线也能展示出猫的神韵:
再看这匹马,抽象到最后只保留了马头、马鬃和扬蹄飞奔的动作,真有点毕加索那幅公牛那味儿了。
更神奇的是,其背后的模型 CLIPasso 并没有在速写画数据集上训练 -- 等于说,没"学"过怎么画抽象画,按照文字描述就能完成简笔速写。
要知道,日常速写都比较抽象,即使是人来画,要想抓住物体的"灵魂",也需要经过很久的训练。那为什么这个 CLIPasso 甚至连速写画数据集训练都没做,就能 get 到抽象简笔画的"灵魂"呢?
CLIPasso 如何画抽象画
其实 AI 画抽象简笔画比人更难。既要准确地理解语义,又要在几何上相似,才能让抽象画看起来有"像"的感觉。
具体实现上,模型会根据图像的特征图先生成初始线条的位置,然后靠 CLIP 构建两个损失函数,来控制抽象画几何相似、语义理解准确。
其中 CLIP 就是 OpenAI 发布的一个重排序的模型,它会通过打分排名来筛选出和文字匹配度最高的图片。这样一来,CLIPasso 的整体结构就比较清晰了:
例如我们要画一匹马,首先通过特征图(saliency)标记一些初始线条(S1,S2…Sn)的位置。然后通过光栅化(Rasterizer)把线条投影到成像平面:
接下来就是优化线条参数了。把初始图像导入 CLIP 模型,计算几何损失(Lg)和语义损失(Ls)。其中语义损失通过余弦相似度来判断两图的差异,而几何损失通过中间层来控制。
这样就能保证在准确理解语义的情况下保持几何准确,再通过反向传播不断调整线条参数,直到损失收敛。那速写的抽象程度是怎么控制的呢?
就是靠设置线条的数量。同样画一匹马,用 32 笔去画和只用 4 笔去画,抽象效果肯定是不一样的:
最后,我们来看一下 CLIPasso 画出的画辨识度怎么样。下图中这个柱形图代表的是五类动物的辨识准确度。不过在猜测的时候还有第六个选项:这五种动物都不是。
从图中可以看出,无论什么动物,在高度抽象的时候(4 笔画),辨识度都很低,随着笔画越来越多,辨识度也会逐渐提高。毕竟这么抽象的画,看不出来是啥也很正常。
但是,模型团队在第二轮测试辨识度时删除了第六个选项,也就是必须从这五个动物类型中选一个归类。这时,我们从下面的柱形图中可以看到,即使是高度抽象的 4 笔画,辨识度也提高了不少,从 36% 提到了 76%。
这就说明了之前辨认不出是太抽象导致的,AI 毕加索的画仍然抓住了动物的核心特征。目前这个模型已经出了 colab 版本,只需在左侧文件夹中添加你想要抽象化的图片,然后运行三个部分即可得到输出照片。
作者简介
CLIPasso 团队成员主要来自洛桑联邦理工学院、特拉维夫大学等。其中 Jessica 是苏黎世联邦理工学院机器人方向的硕士研究生,目前在洛桑联邦理工学院的计算机视觉实验室 VILAB 实习。
而 Yale Vinker 是特拉维夫大学计算机科学的博士研究生,对艺术和技术的交叉领域非常感兴趣,也难怪 CLIPasso 有这么丰富的艺术细胞。
参考链接:
[1]https://clipasso.github.io/clipasso/
[2]https://colab.research.google.com/github/yael-vinker/CLIPasso/blob/main/CLIPasso.ipynb#scrollTo=L7Cp8FFHx3VG
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