深度学习系列46：人脸图像超分GFP-GAN

1. 介绍

GFP-GAN由腾讯ARC实验室出品，测试下来效果很不错。
模型用于从低质量的人脸中恢复出高质量人脸。这些质量较低的肖像图可能由各种原因导致退化，如低分辨率，噪音，模糊或是被压缩。
主流的图像修复技术还是对抗生成网络GAN，但如何用好GAN是个学问。本模型使用了生成性面部先验模型（Generative Facial Prior, GFP），通过空间特征变换层被纳入到面部恢复过程中，这使得该方法能够实现真实性和保真度的良好平衡。
目前有3个pretrain模型，默认使用v1.3：

模型总图如下：

1.1 去退化模块

去退化模块为一个UNet，在UNet解码器的每个分辨率尺度输出图像，使用L1损失函数监督去退化模块。

1.2 Pretrained GAN as prior

将styleGAN的生成器拿过来直接用~

1.3 加入空间特征

用经过了重建损失函数的$F_{spatial}$可以更好的提高保真性，与前面的$F_{GAN}$进行连接，连接方法为SFT。

1.4 增加面部成分损失、保真性损失

保真性损失使用ArcFace人脸识别模型。

2. 快速上手

2.1 测试地址

• https://huggingface.co/spaces/akhaliq/GFPGAN，仅返回人脸
• https://app.baseten.co/applications/Q04Lz0d/operator_views/8qZG6Bg，GPU backened，速度很快，而且可以返回全图
• https://replicate.com/xinntao/gfpgan，需要注册，返回全图
• colab demo地址：https://colab.research.google.com/drive/1sVsoBd9AjckIXThgtZhGrHRfFI6UUYOo

2.2 github地址

https://github.com/TencentARC/GFPGAN

git clone https://github.com/TencentARC/GFPGAN.git
cd GFPGAN
pip install basicsr # 用于推理和训练，https://github.com/xinntao/BasicSR
pip install facexlib # 用于人脸检测，https://github.com/xinntao/facexlib
pip install -r requirements.txt
python setup.py develop
pip install realesrgan # 非人脸区域超分，使用Real-ESRGAN

然后下载模型，这里可以离线下载：

wget https://github.com/TencentARC/GFPGAN/releases/download/v1.3.0/GFPGANv1.3.pth -P experiments/pretrained_models no-check-certificate

执行推理：
python inference_gfpgan.py -i inputs/whole_imgs -o results -v 1.3 -s 2
参数说明如下：

Usage: python inference_gfpgan.py -i inputs/whole_imgs -o results -v 1.3 -s 2 [options]...

  -h                   show this help
  -i input             Input image or folder. Default: inputs/whole_imgs
  -o output            Output folder. Default: results
  -v version           GFPGAN model version. Option: 1 | 1.2 | 1.3. Default: 1.3
  -s upscale           The final upsampling scale of the image. Default: 2
  -bg_upsampler        background upsampler. Default: realesrgan
  -bg_tile             Tile size for background sampler, 0 for no tile during testing. Default: 400
  -suffix              Suffix of the restored faces
  -only_center_face    Only restore the center face
  -aligned             Input are aligned faces
  -ext                 Image extension. Options: auto | jpg | png, auto means using the same extension as inputs. Default: auto

如果用cpu的话，有几个地方需要修改：

1. inference_gfpgan.py中，允许cpu，并将half改为False：
   
   此外，python3.7/site-packages/facexlib/utils中加上兼容cpu的代码：