扩散模型分为正向过程和反向过程。
正向过程为一点点在图片上添加噪声的过程,反向过程为去噪声的过程。
图片的生成就是反向过程,给一张高斯噪声图片,逐步去噪生成图片。
扩散模型和VAE的区别,
VAE是一步到位的(通过encoder-decoder),扩散模型要分成N个step, 是一个自回归过程。
扩散模型的训练过程
重复1到5行的过程,直到收敛。
每次采样一张图片 x 0 x_{0} x0,t, 和高斯噪声图像 ϵ \epsilon ϵ。
α t ˉ \bar{\alpha _{t} } αtˉ是事先定义好的数字,你可以定义它随时间线性变小,也可以是cosine分布。在你采样 t 的时候,t 也同时对应了一个 α t ˉ \bar{\alpha _{t} } αtˉ。
ϵ \epsilon ϵ是高斯噪声图片,那么就表示在图片上添加噪声。
ϵ θ \epsilon_{\theta} ϵθ可以理解为一个noise predictor, 它可以是一个网络, i n p u t input input是加了噪声的图片和 t , 输出是一个噪声图片 ϵ θ ( i n p u t ) \epsilon_{\theta}(input) ϵθ(input),
根据采样的噪声 ϵ \epsilon ϵ和预测的噪声图片 ϵ θ ( i n p u t ) \epsilon_{\theta}(input) ϵθ(input)的误差来训练这个noise predictor,
使它能够输出尽可能接进 ϵ \epsilon ϵ的噪声。
上面的过程也说明了一个问题,
当你采样了 t, 是可以直接计算 t 时刻的加了噪声的图片的,
而不是想像中的这个样子:
推理过程
前面提到了扩散模型有正向和反向过程,
在正向过程中,图片是 x 0 x_{0} x0, 逐步加噪声,到T时刻的 x T x_{T} xT是一个噪声图片。
推理过程是反向过程,根据高斯噪声的 x T x_{T} xT的得到图片 x 0 x_{0} x0.
ϵ θ \epsilon_{\theta} ϵθ是前面训练过程中训练的noise predictor, 它的input为加了噪声的图片 x t x_{t} xt和 t.
z z z也是一个采样的噪声图片。
上面的过程是这样的:
采样N次,直到得到清晰的 x 0 x_{0} x0
公式推导部分待更新。
参考资料