【图像生成与编辑】最新进展！Inpaint Anything、Edit Everything 和 Grounded SAM：一文了解最强大的图像生成、修复和编辑技术

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前言

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在CV和NLP领域，最近涌现出了许多跨模态的大模型，在处理图像和文本数据时取得了令人瞩目的成果。其中，生成模型是一类重要的模型，可以生成新颖的图像、文本或音频等内容，具有重要的实用价值。其中的三个大模型：Inpaint Anything、Edit Everything 和 Grounded SAM，利用了最新的深度学习技术和模型架构，创造性地解决了图像生成、修复和编辑等问题，具有许多实际应用价值。

具体来说， Inpaint Anything 主要用于实现物体移除、内容填补、场景替换等图像修复和编辑任务；Edit Everything 则是一个基于文本引导的图像生成和编辑系统；而 Grounded SAM 则是一个检测、分割和替换任何图像中的对象的强大系统。这些模型已经在许多实际场景中得到了广泛的应用，并展示了其强大的理论和实用价值。

本文旨在介绍这三个模型的原理、算法和应用，希望能够为读者带来有价值的信息和启发。在下文中，我们将分别对这三个模型进行详细的介绍，并对其应用和性能进行分析和评估。`

一、Inpaint Anything：一键实现物体移除、内容填补、场景替换

IMCL实验室基于Meta发布的图像分割基础模型SAM (Segment Anything Model)，提出了修补一切模型（Inpaint Anything，简称 IA），具有功能：
1.移除一切（Remove Anything）：点击一下想要移除的物体，IA 将无痕地移除该物体；
2.填补一切（Fill Anything）：可以进一步通过文本提示告诉 IA 想要在物体内填充什么，IA 随即通过驱动已嵌入的stable diffusion模型生成相应的内容填充物体，实现随心「内容创作」；
3.替换一切（Replace Anything）：可以通过点击选择需要保留的物体对象，并用文本提示告诉 IA 想要把物体的背景替换成什么，即可将物体背景替换为指定内容，实现生动「环境转换」。
整体框架：

主要由SAM、LaMa、SD三个模型构成，SAM负责前期的图像分割，LaMa负责移除物体（第一个功能），SD负责填充物体或更换背景（后两个功能）。LaMa模型用于填充缺失的图像，其架构和原理如下：

LaMa采用快速傅里叶卷积FFC，将图像转入频域来保留高频信息：输入被划分为两个分支进行运算。Local分支使用常规卷积；Global分支使用Real FFT进行全局上下文关注。其中在Global分支中经历了Real FFT2d和Inverse Real FFT2d的操作，实现了图像重建。在FFC的输出中两分支进行结果合并。
实验结果：
在 COCO 数据集、LaMa 测试数据集和自己用手机拍摄的 2K 高清图像上对 Inpaint Anything 进行测试。此外，模型还支持 2K 高清图和任意长宽比，这使得 IA 系统在各种集成环境和现有框架中都能够实现高效的迁移应用。

二、Edit Everything: 一种文本引导的图像编辑生成系统

Edit Everything作为一个新的生成系统，它可以接受图像和文本输入，然后产生图像输出。Edit Everything允许用户使用简单的文本指令（instructions）来编辑图像。本文的系统设计prompts，以指导视觉模型生成所要求的图像。实验证明，通过使用Segment Anything模型和CLIP，Edit Everything有助于实现Stable Diffusion的视觉效果。

整体框架：
由文本引导的生成系统Editing Everything由三个主要组件组成：Segment Anything Model (SAM)、CLIP和Stable Diffusion(SD)：
SAM被用来提取图像的所有分段（segments），而CLIP被训练来根据给定的源提示对这些片段进行排列。源提示描述感兴趣的对象，本质是描述目标对象和编辑样式的文本。然后选择得分最高的分段作为目标分段。最后，SD由目标提示引导以生成新对象来替换所选目标分段（黑色）。这允许精确和个性化的图像编辑方法：

三、Grounded-SAM :检测、分割与替换一切！

就在 SAM 发布后一天，IDEA-Research在此基础上搞出了一个进化版本「Grounded-SAM」。Grounded-SAM 把 SAM 和 BLIP、Stable Diffusion 集成在一起，将图片「分割」、「检测」和「生成」三种能力合一，成为最强 Zero-Shot 视觉应用。
项目开源于https://github.com/IDEA-Research/Grounded-Segment-Anything，最新功能更新了聊天机器人，实现语音输入，一键更换语义场景等，结合SD可以做到局部替换功能。

功能1：通过whisper模块对语音进行转换，直接对图片的检测对象进行替换，例如将狗替换成猴子，看图片确实是毫无违和感：

功能2：实现自动数据标注，包括标签信息及预测概率，有点类似于YOLOV8系列，借助SAM分割万物的思想可以直接对图片中的所有场景进行分割及分类标注。使用Tag2Text直接生成标签，使用Grounded-SAM进行box和mask生成。Tag2Text 具有卓越的标记和字幕功能。使用BLIP生成标题，使用chatGPT提取标签，使用Ground-SAM生成框和MASK图片。浅浅的谈一句，针对简单场景，确实该项目有很多过人的优势，复杂场景的实际应用还有待商榷，目前看来最大的一个问题是分割的场景会存在分割过细的情况，需要手动人工check,而且并不是所有参数对不同图片都适用，针对训练的大量图片，实际自动标注效果还有待优化。

功能3：实例替换。如更换头发颜色、背景、交互式应用等。