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多模态网络

在变换器模型成功解决自然语言处理任务后,相同或类似的架构已被应用于计算机视觉任务。人们对构建能够结合视觉和自然语言能力的模型越来越感兴趣。OpenAI 就是这样的尝试之一,名为 CLIP 和 DALL.E。

对比图像预训练 (CLIP)

CLIP 的主要思想是能够将文本提示与图像进行比较,并确定图像与提示的对应程度。

CLIP 架构

图片来自 这篇博客文章

该模型在从互联网上获取的图像及其说明上进行训练。对于每个批次,我们获取 N 对 (图像, 文本),并将它们转换为某种向量表示 I 和 T。这些表示随后被匹配在一起。损失函数的定义是最大化对应于一对 (例如 I 和 T) 的向量之间的余弦相似度,并最小化所有其他对之间的余弦相似度。这就是这个方法被称为 对比 的原因。

CLIP 模型/库可以从 OpenAI GitHub 获取。该方法在 这篇博客文章 中进行了描述,并在 这篇论文 中进行了更详细的阐述。

一旦该模型经过预训练我们可以给它一批图像和一批文本提示它将返回一个包含概率的张量。CLIP 可用于多个任务:

图像分类

假设我们需要对图像进行分类,例如,猫、狗和人。在这种情况下,我们可以给模型一张图像,以及一系列文本提示:“一张猫的图片”,“一张狗的图片”,“一张人类的图片”。在结果的 3 个概率向量中,我们只需选择具有最高值的索引。

CLIP 用于图像分类

图片来自 这篇博客文章

基于文本的图像搜索

我们也可以做相反的事情。如果我们有一组图像,我们可以将这组图像传递给模型,以及一个文本提示——这将为我们提供与给定提示最相似的图像。

✍️ 示例: 使用 CLIP 进行图像分类和图像搜索

打开 Clip.ipynb 笔记本以查看 CLIP 的实际应用。

使用 VQGAN+CLIP 进行图像生成

CLIP 还可以用于从文本提示中生成图像。为此,我们需要一个生成器模型,能够根据某些向量输入生成图像。其中一个这样的模型被称为 VQGAN(向量量化 GAN

VQGAN 与普通 GAN 的主要区别如下:

  • 使用自回归变换器架构生成组成图像的上下文丰富的视觉部分序列。这些视觉部分又通过 CNN 学习得到。
  • 使用子图像判别器,检测图像的部分是否为“真实”或“虚假”(与传统 GAN 的“全有或全无”方法不同)。

Taming Transformers 网站上了解更多关于 VQGAN 的信息。

VQGAN 与传统 GAN 之间的重要区别之一是,后者可以从任何输入向量生成不错的图像,而 VQGAN 生成的图像可能不连贯。因此,我们需要进一步指导图像创建过程,这可以通过 CLIP 来实现。

VQGAN+CLIP 架构

为了生成与文本提示对应的图像,我们从一些随机编码向量开始,并将其传递给 VQGAN 以生成图像。然后使用 CLIP 生成一个损失函数,显示图像与文本提示的对应程度。目标是最小化这个损失,使用反向传播来调整输入向量参数。

一个实现 VQGAN+CLIP 的优秀库是 Pixray

Pixray 生成的图片 Pixray 生成的图片 Pixray 生成的图片
根据提示 一张年轻男性文学教师手持书籍的水彩特写肖像 生成的图片 根据提示 一张年轻女性计算机科学教师手持电脑的油画特写肖像 生成的图片 根据提示 一张老年男性数学教师在黑板前的油画特写肖像 生成的图片

图片来自 人工教师 系列,由 Dmitry Soshnikov 提供

DALL-E

DALL-E 1

DALL-E 是一种经过训练的 GPT-3 版本,旨在根据提示生成图像。它的训练参数达到了 120 亿。

与 CLIP 不同DALL-E 将文本和图像作为一系列令牌的单一流输入。因此,从多个提示中,您可以基于文本生成图像。

DALL-E 2

DALL-E 1 和 DALL-E 2 之间的主要区别在于,后者生成的图像和艺术作品更加真实。

DALL-E 生成的图像示例:

Pixray 生成的图片 Pixray 生成的图片 Pixray 生成的图片
根据提示 一张年轻男性文学教师手持书籍的水彩特写肖像 生成的图片 根据提示 一张年轻女性计算机科学教师手持电脑的油画特写肖像 生成的图片 根据提示 一张老年男性数学教师在黑板前的油画特写肖像 生成的图片

参考文献

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