Diffusion model 在图像生成领域风头开始超过 GAN,主要有以下几方面原因:
1. 理论与训练稳定性方面:
理论清晰且易于理解:Diffusion model 的原理是基于对数据逐步添加噪声再学习逆过程去噪来生成数据,这一过程类似于拆楼和建楼的形象化理解,相比 GAN 的对抗训练原理更直观、更容易被理解和接受。并且它有着较为严密的数学推导逻辑,为其性能提供了理论支撑。
训练过程更稳定:GAN 在训练时需要生成器和判别器相互对抗、共同进化,两者的训练需要很好地平衡,否则容易出现训练不稳定的情况,比如模式崩溃(生成器生成非常相似的输出,导致多样性丧失)、训练不收敛等问题。而 Diffusion model 只需要训练一个网络来学习去噪过程,训练目标相对简单明确,在使用大模型如 U-Net、WaveNet、PointNet 时训练也较为稳定,不易出现类似 GAN 的训练不稳定现象。
2. 生成图像质量方面:
高质量与高分辨率图像生成能力强:Diffusion model 能够生成高质量、高分辨率的图像,在细节表现和图像逼真度上表现出色。例如在一些 AI 绘画工具中,基于 Diffusion model 生成的图像能够很好地满足用户对于高质量图像的需求。相比之下,虽然 GAN 也能生成高质量的图像,但在某些复杂场景或高要求的图像生成任务中,Diffusion model 的表现更优。
生成图像的多样性较好:Diffusion model 通常能够生成较为多样化的图像,避免了 GAN 容易出现的模式崩溃问题,生成的图像在风格、内容等方面具有更广泛的多样性,能够更好地满足不同用户的需求。
3. 训练数据与计算资源需求方面:
对训练数据的利用更高效:Diffusion model 在训练过程中对数据的利用相对更高效,能够更好地学习到数据的分布特征,从而在相对较少的数据量下也能取得较好的生成效果。而 GAN 在数据量较少时,生成器可能难以学习到足够的信息,导致生成的图像质量下降。
计算资源需求逐渐改善:虽然早期 Diffusion model 存在训练速度慢、GPU 资源占用高等缺点,但随着研究的不断推进,其在采样速度和资源利用方面的性能不断提升,逐渐缩小了与 GAN 在计算资源需求方面的差距。
4. 应用场景与拓展性方面:
直接用于下游任务:目前的训练技术使得 Diffusion model 可以直接用于下游任务,例如图像编辑、图像修复等,为图像生成领域的应用提供了更多的可能性。而 GAN 在应用于下游任务时,可能需要进行更多的模型调整和优化。
与其他技术的结合性好:Diffusion model 更容易与其他技术相结合,例如与 Transformer 等模型结合,可以进一步提升图像生成的性能和效果,为图像生成领域的发展带来了新的思路和方法。
不过,GAN 仍然有其独特的优势和应用场景,比如在图像编辑、风格迁移等方面具有较好的表现,并且经过多年的发展和改进,GAN 的技术也相对成熟。因此,虽然 Diffusion model 在图像生成领域的风头逐渐超过 GAN,但 GAN 仍然是一种重要的图像生成技术,两者在不同的应用场景下都有各自的价值。
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