TOPOS：高保真且高效的工业级 3D 头部生成

高保真 3D 头部生成在电影、动画和视频游戏行业中扮演着至关重要的角色。在工业流程中，工作室通常对所有头部资产强制执行固定的参考拓扑，因为这种干净且统一的拓扑是生产级绑定、蒙皮和动画的前提。在本文中，我们提出了 TOPOS，一个专为单图像条件 3D 头部生成量身定制的框架，可在这种行业标准拓扑下联合恢复几何与外观。与生成具有不一致拓扑和大量顶点（阻碍语义对应和资产级重用）的三角形网格的通用 3D 生成模型不同，TOPOS 生成具有固定工作室风格拓扑的头部网格，在所有生成的头部之间实现一致的顶点级对应。为了在这种统一拓扑下建模头部，我们提出了一种新颖的变分自编码器结构，称为 TOPOS-VAE。受多模态大语言模型（MLLMs）启发，我们的 TOPOS-VAE 利用 Perceiver Resampler 将从不同拓扑头部网格中采样的输入点云转换为目标参考拓扑。基于 TOPOS-VAE 的结构化潜在空间，我们训练了一个整流流 Transformer，即 TOPOS-DiT，以从单张图像高效生成高保真头部网格。我们进一步提出了 TOPOS-Texture，这是一个端到端模块，通过微调多模态图像生成模型，从同一张肖像图像生成可重照的 UV 纹理贴图。生成的纹理与底层网格几何在空间上对齐，并忠实保留高频外观细节。大量实验表明，TOPOS 在 3D 头部生成上达到了 SOTA 性能，超越了经典的人脸重建方法和通用 3D 物体生成模型，突显了其在数字人创建方面的有效性。