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光流(Optical Flow)是物体在三维空间中的运动(运动场)在二维图像平面上的投影,由物体与相机的相对速度产生,反映了微小时间内物体对应的图像像素的运动方向和速度。 KLT 是基于光流原理的一种特征点跟踪算法,本文首先介绍光流原理,然后介绍 KLT 及相关 KLT 变种算法。 Optical Flow 光流法假设: 亮度恒定,图像中物体的像素亮度在连续帧之间不会发生变化; 短距离(短时)运动,相邻帧之间的时间足够短,物体运动较小; 空间一致性,相邻像素具有相似的运动; 记 \(I(x,y,t)\) 为 \(t\) 时刻像素点 \((x,y)\) 的像素值,那么根据前两个假设,可得到: \[I(x,y,t)=I(x+dx,y+dy,t+dt)\] 一阶泰勒展开: \[I(x+dx,y+dy,t+dt)=I(x,y,t)+\frac{\partial I}{\partial x}dx+\frac{\partial I}{\partial y}dy+\frac{\partial I}{\partial t}dt\] 由此可得: \[\frac{\partial I}{\partial...
引言 Diffusion模型近年来在图像生成这一连续域任务中取得了显著成果,展现出强大的生成能力。然而,在文本生成这一离散域任务中整体效果仍不尽如人意,未能在该领域引起广泛关注。 去年,一篇研究离散扩散模型在文本生成的文章《Discrete Diffusion Modeling by Estimating the Ratios of the Data Distribution》获得ICML 2024的Best Paper,引发了学术界的广泛兴趣,也激发了新一轮的研究热潮。随后在2025年,越来越多高校和企业也开始积极探索基于Diffusion的文本生成方法。其中,近期备受关注的Block Diffusion也成功入选ICLR oral,进一步推动了该方向的发展。...
这是一篇尝试改变LLM「范式」的文章:当前主流的LLM架构都是「自回归」的,通俗地理解就是必须「从左到右依次生成」。这篇文章挑战了这一范式,探索扩散模型在 LLMs 上的可行性,通过 随机掩码 - 预测 的逆向思维,让模型学会「全局思考」。 论文: [2502.09992] Large Language Diffusion Models 背景 主流大语言模型架构:自回归模型 (Autoregressive LLMs) 过去几年, 自回归模型(Autoregressive Models, ARMs)一直是大语言模型(LLM)的主流架构​。典型的自回归语言模型以Transformer解码器为基础,按照从左到右 的顺序依次预测下一个词元(token)。 形式化地,自回归模型将一个长度为 \(N\) 的文本序列 \(X=(x_1, x_2, ..., x_N)\) 的概率分解为各位置的条件概率连乘积​: \[P_{\theta}(x_1, x_2, \dots, x_N) = \prod_{i=1}^{N} P_{\theta}(x_i \mid x_1, x_2, \dots,...
1-Rectified Flow 可以认为是 flow matching的ot最优传输形式 Rectified Flow目的是将多对多无约束映射 转变成 一对一有约束映射。 ode会保证路径是“因果”的,也就是避免相交的情况 2-Rectified Flow或者叫Reflow 核心的实际上是加噪过程的样本交点数目降低,交点处模型无法精确学习向量场,交点数少了,模型在每个点预测都更准了,加噪过程是直线,所以能更少步数走到起点(但整体采样过程不是直线) 原本随机采样的DDPM模型中,也隐含了一个确定性的采样过程DDIM,它的连续极限也是一个ODE 。 细想上述过程, 可以发现不管是“DDPM→DDIM”还是“SDE→ODE”,都是从随机采样模型过渡到确定性模型,而如果我们一开始的目标就是ODE,那么该过程未免显得有点“迂回”了 。在本文中,笔者尝试给出ODE扩散模型的直接推导,并揭示了它与雅可比行列式、热传导方程等内容的联系。 Rectified Flow 理论推导 微分方程...
Temporal action detection可以分为两种setting, 一是offline的,在检测时视频是完整可得的,也就是可以利用完整的视频检测动作发生的时间区间(开始时间+结束时间)以及动作的类别; 二是 online的,即处理的是一个视频流,需要在线的检测(or 预测未来)发生的动作类别,但无法知道检测时间点之后的内容。online的问题设定更符合surveillance的需求,需要做实时的检测或者预警;offline的设定更符合视频搜索的需求,比如youtube可能用到的 highlight detection / preview generation。 问题演化 Early action detection -> Online action detection -> Online action anticipation: 在学术界关注online action detection之前,有一个相似的问题叫做 early event detection ,问题定义是 “detect the event as soon as possible, after it...
Classification,Detection Classification:给定预先裁剪好的视频片段,预测其所属的行为类别 Detection:视频是未经过裁剪的,需要先进行人的检测where和行为定位(分析行为的始末时间)when,再进行行为的分类what。 通常所说的行为识别更偏向于对时域预先分割好的序列进行行为动作的分类,即 Trimmed Video Action Classification。 Two-Stream Two-stream convolutional networks 简介 Two-Stream CNN网络顾名思义分为两个部分, 空间流 处理 RGB图像 ,得到形状信息; 时间流/光流 处理 光流图像 ,得到运动信息。 两个流最后经过softmax后,做分类分数的融合,可以采用平均法或者是SVM。不过这两个流都是二维卷积操作。最终联合训练,并分类。 如图所示,其实做法非常的简单,相当于训练两个CNN的分类器。一个是专门对于 RGB 图的, 一个专门对于光流图的, 然后将两者的结果进行一个 fushion 的过程。...
分类问题 Adaboost 是 Boosting 算法中有代表性的一个。原始的 Adaboost 算法用于解决二分类问题,因此对于一个训练集 \[T = \{\left(x_1, y_1\right), \left(x_2, y_2\right), ..., \left(x_n, y_n\right)\}\] 其中 \(x_i \in \mathcal{X} \subseteq \mathbb{R}^n, y_i \in \mathcal{Y} = \{-1, +1\}\) ,,首先初始化训练集的权重 \[\begin{aligned} D_1 =& \left(w_{11}, w_{12}, ..., w_{1n}\right) \\ w_{1i} =& \dfrac{1}{n}, i = 1, 2, ..., n \end{aligned}\] 根据每一轮训练集的权重 \(D_m\) ,对训练集数据进行抽样得到 \(T_m\) ,再根据 \(T_m\) 训练得到每一轮的基学习器 \(h_m\) 。通过计算可以得出基学习器 \(h_m\) 的误差为 \(e_m\) \[e_m =...
GBDT (Gradient Boosting Decision Tree) 是另一种基于 Boosting 思想的集成算法,除此之外 GBDT 还有很多其他的叫法,例如:GBM (Gradient Boosting Machine),GBRT (Gradient Boosting Regression Tree),MART (Multiple Additive Regression Tree) 等等。GBDT 算法由 3 个主要概念构成:Gradient Boosting (GB),Regression Decision Tree (DT 或 RT) 和 Shrinkage。 Decision Tree:CART回归树 首先,GBDT使用的决策树是CART回归树,无论是处理回归问题还是二分类以及多分类,GBDT使用的决策树通通都是都是CART回归树。为什么不用CART分类树呢?因为GBDT每次迭代要拟合的是 梯度值...
从GBDT到XGBoost 作为GBDT的高效实现,XGBoost是一个上限特别高的算法,因此在算法竞赛中比较受欢迎。简单来说,对比原算法GBDT,XGBoost主要从下面三个方面做了优化: 一是算法本身的优化:在算法的弱学习器模型选择上,对比GBDT只支持决策树,还可以选择很多其他的弱学习器。在算法的损失函数上,除了本身的损失,还加上了正则化部分。在算法的优化方式上,GBDT的损失函数只对误差部分做负梯度(一阶泰勒)展开,而XGBoost损失函数对误差部分做二阶泰勒展开,更加准确。算法本身的优化是我们后面讨论的重点。 二是算法运行效率的优化:对每个弱学习器,比如决策树建立的过程做并行选择,找到合适的子树分裂特征和特征值。在并行选择之前,先对所有的特征的值进行排序分组,方便前面说的并行选择。对分组的特征,选择合适的分组大小,使用CPU缓存进行读取加速。将各个分组保存到多个硬盘以提高IO速度。 三是算法健壮性的优化:对于缺失值的特征,通过枚举所有缺失值在当前节点是进入左子树还是右子树来决定缺失值的处理方式。算法本身加入了L1和L2正则化项,可以防止过拟合,泛化能力更强。...
集成学习主要分为以下几类:Bagging,Boosting以及Stacking。 传统机器学习算法 (例如:决策树,人工神经网络,支持向量机,朴素贝叶斯等) 的目标都是寻找一个最优分类器尽可能的将训练数据分开。集成学习 (Ensemble Learning) 算法的基本思想就是将多个分类器组合,从而实现一个预测效果更好的集成分类器。集成算法可以说从一方面验证了中国的一句老话:三个臭皮匠,赛过诸葛亮。 Thomas G. Dietterich 指出了集成算法在统计,计算和表示上的有效原因: 统计上的原因 一个学习算法可以理解为在一个假设空间 H 中选找到一个最好的假设。但是,当训练样本的数据量小到不够用来精确的学习到目标假设时,学习算法可以找到很多满足训练样本的分类器。所以,学习算法选择任何一个分类器都会面临一定错误分类的风险,因此将多个假设集成起来可以降低选择错误分类器的风险。 计算上的原因 很多学习算法在进行最优化搜索时很有可能陷入局部最优的错误中,因此对于学习算法而言很难得到一个全局最优的假设。事实上人工神经网络和决策树已经被证实为是一 个NP...
DDPM 有一个非常明显的问题:采样过程很慢。因为 DDPM 的反向过程利用了马尔可夫假设, 所以每次都必须在相邻的时间步之间进行去噪,而不能跳过中间步骤 。原始论文使用了 1000 个时间步,所以我们在采样时也需要循环 1000 次去噪过程,这个过程是非常慢的。 为了加速 DDPM 的采样过程,DDIM 在不利用马尔可夫假设的情况下推导出了 diffusion 的反向过程,最终可以实现仅采样 20~100 步的情况下达到和 DDPM 采样 1000 步相近的生成效果,也就是提速 10~50 倍。这篇文章将对 DDIM 的理论进行讲解,并实现 DDIM 采样的代码。 DDPM 的反向过程 首先我们回顾一下 DDPM 反向过程的推导,为了推导出 \(q(\mathbf{x}_{t-1}|\mathbf{x}_t)\) 这个条件概率分布,DDPM 利用贝叶斯公式将其变成了先验分布的组合, 并且通过向条件中加入 \(\mathbf{x}_0 \) 将所有的分布转换为已知分布 :...
技术分析 从方法上来看,条件控制生成的方式分两种: 事后修改(Classifier-Guidance)和事前训练(Classifier-Free) 。 对于大多数人来说,一个SOTA级别的扩散模型训练成本太大了,而分类器(Classifier)的训练还能接受,所以就想着直接复用别人训练好的无条件扩散模型,用一个分类器来调整生成过程以实现控制生成,这就是事后修改的Classifier-Guidance方案;而对于“财大气粗”的Google、OpenAI等公司来说,它们不缺数据和算力,所以更倾向于往扩散模型的训练过程中就加入条件信号,达到更好的生成效果,这就是事前训练的Classifier-Free方案。 Classifier-Guidance方案最早出自 《Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis》 ,最初就是用来实现按类生成的;后来 《More Control for Free! Image Synthesis with Semantic Diffusion Guidance》...
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