音视频开发之旅（69）-SD图生图

目录

1. 效果展示

2. ControlNet介绍

3. 图生图流程浅析

4. SDWebui图生图代码流程

5. 参考资料

一、效果展示

图生图的应用场景非常多，比较典型的应用场景有风格转化（真人与二次元）、线稿上色、换装和对图片进行扩图等，下面我们看下几个场景的效果

原图是用上一篇文生图文章中生成的图片

1.1 应用场景1：修改背景

highres,beach seaside,

Controlnet  canny +depth

1.2 应用场景2：风格变化 -- 写实转卡通

highres,toon (style),

Anything模型

Controlnet  canny +depth

1.3 应用场景3：线稿上色

1oldman,highres,Dark eyes,yellow skin,Chinese,

controlnet  canny

需要注意重回尺寸以及Controlnet的Preprocess Reslution要和原图一致

1.4 应用场景4：人物姿态一致

A  astronaut wearing a spacesuit in space,

Controlnet  openpose

除此之外，还有很多其他的应用场景可以值得我们探索尝试，比如艺术二维码、创意字等

二、ControlNet介绍

2.1 工作原理

图片来自：StableDiffusion-ControlNet工作原理[译]

SD UNet 中的所有参数被冻结，并克隆一份(trainable copy)到 ControlNet. 这些 trainable copy 通过一个外部条件向量(external condition vector)进行训练.

下图从整体上说明了 ControlNet 和 Stable Diffusion 如何在推理过程（采样）中协同工作

2.2 控制类型

为了保证生成图片和原图的画面相关性、一致性，ControlNet是很有必要的，它可以精细的控制图片的主体、背景和风格等，ContNet有多达十几种控制类型

每种控制类型，有个不同的预处理器和模型，另外ControlNet还可以多个叠加组合使用，组合方式可以达到上百种

图片来自：从零开始学AI绘画，万字Stable Diffusion终极教程

下面介绍下最常用的几种控制方式： Canny（硬边缘）、Depth（深度图）、OpenPose（人体姿势）

2.2.1 Canny（硬边缘）

输入的原图

canny边缘图

生成的图

通过Canny提取出图片的边缘，然后使用canny对应的模型，结合prompt控制出图

使用场景：保持人物的风格轮廓不变，通过prompt修改背景的情况

2.2.2 Depth（深度图）

输入的原图

深度图

生成的图片

使用 Depth 原图被灰阶色值区分，程序自动的区分图像中元素区域的远近关系，使用该控制模式生成的图片，保持了同样的深度信息。

2.2.3 OpenPose（人体姿势）

原图

人体姿态图

生成的图片

OpenPose 可生成图像中人物的骨架图，这个骨架图可用于控制生成角色的姿态动作以及手部，OpenPos一定程度上解决了SD饱受诟病的残肢手部问题

三、图生图流程浅析

通过X/Y/Z脚本，来查看下不同生成图生图在不同采样方法的生成过程

可以看到，和文生图的不同是，输入不再以Gaussian noise作为初始化，而是以加噪后的图像特征为初始化。

图生图流程如下：

图片来自：AIGC专栏3——Stable Diffusion结构解析-以图像生成图像

第一步：对输入的图像进行VAE编码，获得图像的Latent space特征，然后使用该Latent特征基于DDIM Sampler进行加噪，获得输入图片加噪后的特征；

第二步：对输入的文本进行编码，获得Text Embding；

第三步：对前两步获得的图片加噪后的特征以及Text Embding 进行若干次采样和去噪；

第四步：使用VAE解码

四、SDWebui图生图代码流程

和文生图的流程类似

4.1 入口方法：modules.api.api.Api.img2imgapi

#输入的图片init_images = img2imgreq.init_images#初始化插件 eg：Contronetscript_args = self.init_script_args(img2imgreq, self.default_script_arg_img2img, selectable_scripts, selectable_script_idx, script_runner)
p.init_images = [decode_base64_to_image(x) for x in init_images]p.is_api = Truep.scripts = script_runnerp.outpath_grids = opts.outdir_img2img_gridsp.outpath_samples = opts.outdir_img2img_samples
#如果插件不为空，走插件处理流程，否则直接processif selectable_scripts is not None:    p.script_args = script_args    processed = scripts.scripts_img2img.run(p, *p.script_args) # Need to pass args as list hereelse:    p.script_args = tuple(script_args) # Need to pass args as tuple here    processed = process_images(p)

4.2 process_images 加载sd基础模型和vae模型

for k, v in p.override_settings.items():    opts.set(k, v, is_api=True, run_callbacks=False)
    #加载sd大模型    if k == 'sd_model_checkpoint':        sd_models.reload_model_weights()    #加载vae模型    if k == 'sd_vae':        sd_vae.reload_vae_weights()
#继续调用process生成图片res = process_images_inner(p)

4.3 process_images_inner  

#获得编码后的promptp.prompts = p.all_prompts[n * p.batch_size:(n + 1) * p.batch_size]p.negative_prompts = p.all_negative_prompts[n * p.batch_size:(n + 1) * p.batch_size]p.seeds = p.all_seeds[n * p.batch_size:(n + 1) * p.batch_size]p.subseeds = p.all_subseeds[n * p.batch_size:(n + 1) * p.batch_size]
#采样samples_ddim = p.sample(conditioning=p.c, unconditional_conditioning=p.uc, seeds=p.seeds, subseeds=p.subseeds, subseed_strength=p.subseed_strength, prompts=p.prompts)
#解码x_samples_ddim = decode_latent_batch(p.sd_model, samples_ddim, target_device=devices.cpu, check_for_nans=True)
#保存生成的图片images.save_image(image, p.outpath_samples, "", p.seeds[i], p.prompts[i], opts.samples_format, info=infotext(i), p=p)

五、参考资料

1. High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models https://arxiv.org/abs/2112.10752

2. Denoising Diffusion Probabilistic Models https://arxiv.org/pdf/2006.11239.pdf

3. AIGC专栏3——Stable Diffusion结构解析-以图像生成图像（图生图，img2img）为例 https://blog.csdn.net/weixin_44791964/article/details/131992399

4. 从零开始学AI绘画，万字Stable Diffusion终极教程！https://zhuanlan.zhihu.com/p/659211251

5. 精讲stable diffusion的controlNet插件 https://caovan.com/jingjiangstable-diffusiondecontrolnetchajian/.html/3

6. StableDiffusion-ControlNet工作原理[译] https://www.aiuai.cn/aifarm2097.html

7.Stable Diffusion 超详细讲解 https://jarod.blog.csdn.net/article/details/131018599

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