ER-nerf

主要写er-nerf从零到一所有部署过程

原github链接

https://github.com/Fictionarry/ER-NeRF
如有需要，请运行命令->

git clone https://github.com/Fictionarry/ER-NeRF.git

安装依赖

1.git本项目源码

git clone https://github.com/notiom/ER-nerf.git

2.进入项目目录

cd ER-nerf

3.创建到自己服务器下的链接

conda create -p /home/xxx/.conda/envs/ernerf python=3.10 

4.使用conda安装cuda环境，这里不能使用conda安装torch，conda默认安装torch+cpu

conda install cudatoolkit=11.3 -c pytorch

5.使用pip安装torch1.12.1+cu113

pip install torch==1.12.1+cu113 torchvision==0.13.1+cu113 --extra-index-url https://download.pytorch.org/whl/cu113

6.安装其他依赖

pip install -r requirements.txt

7.安装pytorch3d

pip install --no-index --no-cache-dir pytorch3d -f https://dl.fbaipublicfiles.com/pytorch3d/packaging/wheels/py310_cu113_pyt1121/download.html

下载pytorch3d源码,如果下载不，按上面的百度网盘下载：链接：pytorch3d
提取码：1422

8.安装tensorflow-gpu

pip install tensorflow-gpu==2.8.0

预训练准备

1.下载人脸解析模型79999_iter.pth放到data_utils/face_parsing/这个目录

wget https://github.com/YudongGuo/AD-NeRF/blob/master/data_util/face_parsing/79999_iter.pth?raw=true -O data_utils/face_parsing/79999_iter.pth

2. 在data_utils/face_tracking目录下新建一个3DMM文件夹，并下载头部姿态估计模型到data_utils/face_tracking/3DMM/

wget https://github.com/YudongGuo/AD-NeRF/blob/master/data_util/face_tracking/3DMM/exp_info.npy?raw=true -O data_utils/face_tracking/3DMM/exp_info.npy
wget https://github.com/YudongGuo/AD-NeRF/blob/master/data_util/face_tracking/3DMM/keys_info.npy?raw=true -O data_utils/face_tracking/3DMM/keys_info.npy
wget https://github.com/YudongGuo/AD-NeRF/blob/master/data_util/face_tracking/3DMM/sub_mesh.obj?raw=true -O data_utils/face_tracking/3DMM/sub_mesh.obj
wget https://github.com/YudongGuo/AD-NeRF/blob/master/data_util/face_tracking/3DMM/topology_info.npy?raw=true -O data_utils/face_tracking/3DMM/topology_info.npy

3.下载01_MorphableModel.mat模型到data_utils/face_trackong/3DMM/目录

wget https://github.com/notiom/ER-nerf/releases/download/mat/01_MorphableModel.mat

在下载模型之后，运行

cd data_utils/face_tracking
python convert_BFM.py

若网络下载缓慢，->模型链接百度网盘下载链接
4.这一步可以省略，因为在代码运行过程中也会自动下载，但是在运行时下载会很慢，建议下载

cd .cache/torch/hub/checkpoints
wget https://download.pytorch.org/models/resnet18-5c106cde.pth
wget https://www.adrianbulat.com/downloads/python-fan/s3fd-619a316812.pth
wget https://www.adrianbulat.com/downloads/python-fan/2DFAN4-cd938726ad.zip
wget https://download.pytorch.org/models/alexnet-owt-7be5be79.pth

数据集准备

1.获取一个5分钟左右的视屏，这里获取奥巴马的视屏

mkdir -p data/obama
wget https://github.com/YudongGuo/AD-NeRF/blob/master/dataset/vids/Obama.mp4?raw=true -O data/obama/obama.mp4

2.使用openface制作csv文件，openface推荐使用windows，openface网盘链接如下->
openface
提取码为g105

打开OpenFace目录下的OpenFaceOffline.exe

选择要获取眨眼数据的视频

运行完之后，在processed目录下就有与视频名相同的csv文件

此处我已经生成完毕。运行以下命令获得csv文件。

wget https://github.com/notiom/ER-nerf/releases/download/mat/obama.csv

3.原始图片，此处我准备了一个ori_imgs(这一步可以省略，由process生成)

wget https://github.com/notiom/ER-nerf/releases/download/mat/ori_imgs.zip

若想下载完整的数据集，可以去阿里云找到rad-nerf-data.zip
4.下载track_params.pt

wget https://github.com/notiom/ER-nerf/releases/download/mat/track_params.pt

5.生成其他的图片路径文件夹

python data_utils/process.py data/obama/obama.mp4

其中task的作用为:
--task 1 #分离音频

--task 2 #生成aud_eo.npy

--task 3 #把视频拆分成图像

--task 4 #分割人像

--task 5 #提取背景图像

--task 6 #分割出身体部分

--task 7 #获取人脸landmarks lms文件

--task 8 #获取人脸跟踪数据，这步要训练一个追踪模型，会很慢

--task 9 #保存所有数据

5.重命名 处理完成之后，把OpenFace处理出来的眨眼数据复制到当前目录，重新命名成au.csv，把原本的aud.npy重新命名成aud_ds.npy。

测试

1.先下载检查点压缩文件

wget https://github.com/Fictionarry/ER-NeRF/releases/download/ckpt/checkpoints.zip

将文件夹压缩为trial_obama，trial_obama_torso
文件夹路径应为

|ER-nerf/
|--data/
|    |--obama
|         |--gt_imgs/
|         |--ori_imgs/
|         |--parsing/
|         |--toro_imgs/
|         |--au.csv
|         |--aud_ds.npy
|         |--aud.wav
|         |--bc.jpg
|         |--obama.mp4
|         |--track_params.pt
|         |--transfroms_train.json
|         |--transfroms_val.json
|--......
|--trial_obama/
|    |--checkpoints/
|          |--ngp_ep0017.pth
|          |--ngp.pth
|    |--log_ngp.txt
|--......
|--trial_obama_torso/
|    |--checkpoints/
|          |--ngp_ep0028.pth
|          |--ngp.pth
|--results/
|--......

全部运行完成之后，可以开始测试结果。

python main.py data/obama/ --workspace trial_obama/ -O --test --ckpt trial_obama/checkpoints/ngp.pth   # head
python main.py data/obama/ --workspace trial_obama_torso/ -O --test --torso --ckpt trial_obama_torso/checkpoints/ngp.pth   # head+torso

测试结果为:	setting	PSNR	LPIPS	LMD
head	35.607	0.0178	2.525
head+torso	26.594	0.0446	2.550

--模型训练输入:一段mp4视频，包含原有的语音
--模型预测输入:原有的视频 + 一段新的wav语音
--模型输出:合成出的新视频

音频预处理

原文使用 DeepSpeech特征进行评估 在训练和测试--asr_model <deepspeech, esperanto, hubert>时指定音频特征的类型。
深度语音

python data_utils/deepspeech_features/extract_ds_features.py --input data/<name>.wav # save to data/<name>.npy

波形向量
尝试通过 Wav2Vec（如RAD-NeRF）提取音频特征：

python data_utils/wav2vec.py --wav data/<name>.wav --save_feats # save to data/<name>_eo.npy

Hubert 在我们的测试中，HuBERT 提取器对于更多语言表现更好，并且已经在GeneFace中使用。

Geneface的预训练模型

python data_utils/hubert.py --wav data/<name>.wav # save to data/<name>_hu.npy

训练

# 头部训练
python main.py data/obama/ --workspace trial_obama/ -O --iters 100000
# 微调嘴型动作
# 训练结束后会保存一个权重文件，用于下一步训练身体时使用
python main.py data/obama/ --workspace trial_obama/ -O --iters 125000 --finetune_lips --patch_size 32

# 训练身体
# 训练身体时，导入上一步生成的头部模型
python main.py data/obama/ --workspace trial_obama_torso/ -O --torso --head_ckpt <head>.pth --iters 200000

测试

python main.py data/obama/ --workspace trial_obama/ -O --test # 只渲染头部，并使用GT图像来呈现躯干
python main.py data/obama/ --workspace trial_obama_torso/ -O --torso --test # 渲染头部和躯干

目标音频推理

# 添加“--smooth_path”可能有助于减少头部的抖动，但可能会减少对原始姿势的准确性。
python main.py data/obama/ --workspace trial_obama_torso/ -O --torso --test --test_train --aud <audio>.npy

Web-UI

# 用于训练
python ui/run.py --is_train

# 用于推理
python ui/run.py

展示图如下所示

其他问题解决

1.若报错 libopenh264.so.5的问题，则将conda环境下的lib文件夹下的libopenh264.so改名为libopenh264.so.5
2.若报g++版本问题，运行

conda install 'gxx[version=">=5,<10.2.1"]'

3.报错cuda问题，设置环境变量，在.bashrc下设置

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda-11.7/lib64
export PATH=/usr/local/cuda-11.7/bin:$PATH
export CUDA_HOME=/usr/local/cuda-11.7

4.运行process第8步时的生成错误:nvrtc: error: invalid value for --gpu-architecture (-arch)
解决方案，新建一个新的环境用于生成track_params.pt，报错原因为显卡可能为4090，版本太高，不兼容cuda
测试安装torch==2.1.1+cu118 torchvision==0.16.1+cu118 pytorch3d==0.7.5可以正常运行
5.ffmeg报错

conda install ffmpeg

参考文档

数字人解决方案 更好的分割

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