Generative Model

分布变换 通常我们会拿VAE跟GAN比较，的确，它们两个的目标基本是一致的——希望构建一个从隐变量 Z 生成目标数据 X 的模型，但是实现上有所不同。更准确地讲，它们是假设了 Z 服从某些常见的分布（比如正态分布或均匀分布），然后希望训练一个模型 X=g(Z) ，这个模型能够将原来的概率分布映射到训练集的概率分布，也就是说，它们的目的都是进行分布之间的变换。 生成模型的难题就是判断生成分布与真实分布的相似度，因为我们只知道两者的采样结果，不知道它们的分布表达式 那现在假设 Z 服从标准的正态分布，那么我就可以从中采样得到若干个 [Math] ，然后对它做变换得到 [Math] ，我们怎么判断这个通过 g 构造出来的数据集，它的分布跟我们目标的数据集分布是不是一样的呢？有读者说不是有KL散度吗...

基于文章《Elucidating the Design Space of DiffusionBased Generative Models》来统一扩散模型框架 💡 统一扩散模型框架： 通用扩散模型框架推导 加噪公式 Flow Matching的一步加噪公式 Score Matching的一步加噪公式 DDPM/DDIM的一步加噪公式 其中， [Math] 都是原始图像， [Math] 通用加噪公式形式探索 发现这三者存在一定的规律，写成一个通用形式： 那这个形式一定对应一个随机微分方程，这个方程的解可以描述 x_t 分布的变化： 根据DDPM和SMLD的推导结果，实际上 我们通常将漂移项简化为线性形式： [公式] 简化后的SDE形式为： [公式] 均值 SDE均值定义： m(t) = E[x...

精巧的flow 不得不说，flow模型是一个在设计上非常精巧的模型。总的来看，flow就是想办法得到一个encoder将输入 𝑥 编码为隐变量 𝑧，并且使得 𝑧 服从标准正态分布。得益于flow模型的精巧设计，这个encoder是可逆的，从而我们可以立马从encoder写出相应的decoder（生成器）出来，因此，只要encoder训练完成，我们就能同时得到decoder，完成生成模型的构建。 为了完成这个构思，不仅仅要使得模型可逆，还要使得对应的雅可比行列式容易计算，为此，NICE提出了加性耦合层，通过多个加性耦合层的堆叠，使得模型既具有强大的拟合能力，又具有单位雅可比行列式。就这样，一种不同于VAE和GAN的生成模型——flow模型就这样出来了，它通过巧妙的构造，让我们能直接去拟合概率分...

🔖 https://stability.ai/news/stablediffusion3researchpaper 概述 SD3 模型与训练策略改进细节 SD3除了将去噪网络从 UNet 改成 DiT 外，SD3 还在模型结构与训练策略上做了很多小改进： 改变训练时噪声采样方法 将一维位置编码改成二维位置编码 提升 VAE 隐空间通道数 对注意力 QK 做归一化以确保高分辨率下训练稳定 本文会简单介绍这些改进。 论文阅读 核心贡献 介绍 Stable Diffusion 3 (SD3) 的文章标题为 Scaling Rectified Flow Transformers for HighResolution Image Synthesis。与其说它是一篇技术报告，更不如说它是一篇论文，因为它...

给定一个包含 n 维数据 x 的数据集 D , 简单起见，假设数据 [Math] . 由于真正对联合分布建模的时候， x，y 都是随机变量，故而只需讨论 p(X)=p(x_1,...,x_n) 即可，毕竟只需要令 x_n=y 即可。 给定一个具体的任务，如MNIST中的手写数字二值图分类，从Generative的角度进行Represent，并在Inference中Learning. 下面先介绍： 描述如何对这个MINST任务建模 p(X,Y) （Representation） 对MNIST任务建模 对于一张pixel为 [Math] 大小的图片，令 x_1 表示第一个pixel的随机变量， [Math] ，需明确： 任务目标：学习一个模型分布 [Math] ，使采样时 [Math] ， x ...

简介 如果以概率的视角看待世界的生成模型。 在这样的世界观中，我们可以将任何类型的观察数据（例如 D ）视为来自底层分布（例如 p_{data} ）的有限样本集。 任何生成模型的目标都是在访问数据集 D 的情况下近似该数据分布。 如果我们能够学习到一个好的生成模型，我们可以将学习到的模型用于下游推理。 我们主要对数据分布的参数近似感兴趣，在一组有限的参数中，它总结了关于数据集 D 的所有信息。 与非参数模型相比，参数模型在处理大型数据集时能够更有效地扩展，但受限于可以表示的分布族。 在参数的设置中，我们可以将学习生成模型的任务视为在模型分布族中挑选参数，以最小化模型分布和数据分布之间的距离。 如上图，给定一个狗的图像数据集，我们的目标是学习模型族 M 中生成模型 θ 的参数，使得模型分布 p...

SD模型原理 SD是CompVis、Stability AI和LAION等公司研发的一个文生图模型，它的模型和代码是开源的，而且训练数据LAION5B也是开源的。SD在开源90天github仓库就收获了33K的stars，可见这个模型是多受欢迎。 SD是一个基于latent的扩散模型，它在UNet中引入text condition来实现基于文本生成图像。SD的核心来源于Latent Diffusion这个工作，常规的扩散模型是基于pixel的生成模型，而Latent Diffusion是基于latent的生成模型，它先采用一个autoencoder将图像压缩到latent空间，然后用扩散模型来生成图像的latents，最后送入autoencoder的decoder模块就可以得到生成的图像。 ...

简介 作为一个自编码器，VQVAE的一个明显特征是它编码出的编码向量是离散的，换句话说，它最后得到的编码向量的每个元素都是一个整数，这也就是“Quantised”的含义，我们可以称之为“量子化”（跟量子力学的“量子”一样，都包含离散化的意思）。 明明整个模型都是连续的、可导的，但最终得到的编码向量却是离散的，并且重构效果看起来还很清晰（如文章开头的图），这至少意味着VQVAE会包含一些有意思、有价值的技巧，值得我们学习一番。 首先，VQVAE其实就是一个AE（自编码器）而不是VAE（变分自编码器），我不知道作者出于什么目的非得用概率的语言来沾VAE的边，这明显加大了读懂这篇论文的难度。其次，VQVAE的核心步骤之一是StraightThrough Estimator，这是将引变量离散化后的优...

💡 Flowbased Models Normalizing Flow Normalizing Flow 是一种基于变换对概率分布进行建模的模型，其通过一系列离散且可逆的变换实现任意分布与先验分布（例如标准高斯分布）之间的相互转换。在 Normalizing Flow 训练完成后，就可以直接从高斯分布中进行采样，并通过逆变换得到原始分布中的样本，实现生成的过程。（有关 Normalizing Flow 的详细理论） 从这个角度看，Normalizing Flow 和 Diffusion Model 是有一些相通的，其做法的对比如下表所示。从表中可以看到，两者大致的过程是非常类似的，尽管依然有些地方不一样，但这两者应该可以通过一定的方法得到一个比较统一的表示。 Continuous Norma...

扩散模型的物理背景 点云扩散过程 初中化学/物理就学过扩散运动，布朗运动就是一种典型的扩散过程。如果你忘了，可以复习复习： 布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动。其因由英国植物学家布朗所发现而得名。作布朗运动的微粒的直径一般为 105103 厘米，这些小的微粒处于液体或气体中时，由于液体分子的热运动，微粒受到来自各个方向液体分子的碰撞，当受到不平衡的冲撞时而运动，由于这种不平衡的冲撞，微粒的运动不断地改变方向而使微粒出现不规则的运动。布朗运动的剧烈程度随着流体的温度升高而增加。 刚才说的物理背景，重点就是：这是一种从有序到无序的过程。在深度学习中，什么是最典型的无序？没错，就是噪声。 除此之外，这种有序和无序之间的转换，在生成模型中大有用处。理论上任何生成模型都能应...

💡 随机微分 在DDPM中，扩散过程被划分为了固定的T步，还是用DDPM中的类比来说，就是“拆楼”和“建楼”都被事先划分为了T步，这个划分有着相当大的人为性。事实上，真实的“拆”、“建”过程应该是没有刻意划分的步骤的，我们可以将它们理解为一个在时间上连续的变换过程，可以用随机微分方程（Stochastic Differential Equation，SDE）来描述。 为此，我们用下述SDE描述前向过程（“拆楼”）： [公式] 相信很多读者都对SDE很陌生，笔者也只是在硕士阶段刚好接触过一段时间，略懂皮毛。不过不懂不要紧，我们只需要将它看成是下述离散形式在 [Math] 时的极限： [公式] 再直白一点，如果假设拆楼需要1天，那么拆楼就是 [Math] 从 t=0 到 t=1 的变化过程，每一...

💡 扩散模型：通过加噪的方式去学习原始数据的分布， 从学到的分布中去生成样本 “拆楼建楼”角度理解 很多文章在介绍DDPM时，上来就引入转移分布，接着就是变分推断，一堆数学记号下来，先吓跑了一群人（当然，从这种介绍我们可以再次看出，DDPM实际上是VAE而不是扩散模型），再加之人们对传统扩散模型的固有印象，所以就形成了“需要很高深的数学知识”的错觉。事实上，DDPM也可以有一种很“大白话”的理解，它并不比有着“造假鉴别”通俗类比的GAN更难。 首先，我们想要做一个像GAN那样的生成模型，它实际上是将一个随机噪声 [Math] 变换成一个数据样本 [Math] 的过程： [公式] 我们可以将这个过程想象为“建设”，其中随机噪声 [Math] 是砖瓦水泥等原材料，样本数据 [Math] 是高楼大...