AI学习笔记整理(35)——生成模型与视觉大模型

生成模型与视觉大模型的区别

生成模型和视觉大模型是人工智能领域的两个相关但不同的概念,主要区别在于范畴和专注领域。

生成模型是一种‌人工智能模型的广义类别‌,指能够创建原创内容(如文本、图像、音频或视频)的系统,其核心在于生成新数据的能力;生成式模型通常使用无监督学习技术,在没有明确标签或目标的情况下学习数据中的模式和结构,从而能够生成数据而不需要具体的示例,这类模型的一个关键特征是它们能够产生多样化的输出,例如生成不同风格的艺术作品或以不同方式重新表述文本。

而视觉大模型是专门处理‌视觉数据‌(如图像或视频)的大型深度学习模型,通常参数量巨大且基于深度学习架构,属于生成模型的一个子集,但并非所有视觉大模型都具备生成能力(例如一些模型仅用于分类或检测)。‌

‌具体差异包括:‌

  • 定义与功能‌:生成模型侧重于内容生成,例如文本生成或图像合成;视觉大模型则专注于视觉数据的理解与处理,如图像识别或目标检测。
  • 范围关系‌:视觉大模型是生成模型的特定分支,但生成模型还可涵盖文本生成模型(如BERT)或多模态模型(如CLIP)。
    ‌- 应用示例‌:生成模型可用于创意设计或自动写作;视觉大模型则应用于医疗影像分析或自动驾驶等领域。‌

生成模型与视觉大模型的结合

生成模型与视觉大模型的结合代表了多模态人工智能的核心进展,旨在统一处理和生成多种数据类型,如文本、图像、视频等。这种结合通过架构创新和训练范式,实现了从单模态生成到跨模态理解与创造的跨越。‌

1)生成对抗网络与视觉生成模型的结合

生成对抗网络(GAN)与视觉生成模型的结合是计算机视觉领域的前沿方向,旨在通过对抗性训练提升图像生成的质量、多样性和效率。

生成对抗网络(GAN)是一种深度学习模型,它由两个神经网络组成:生成器(Generator)和判别器(Discriminator)。GAN的核心思想是通过对抗训练来学习数据的分布,从而能够生成与训练数据类似但又不完全相同的新数据。

视觉生成模型是人工智能中用于生成图像、视频、3D内容等视觉数据的技术,其核心目标是学习真实世界视觉数据的复杂模式和分布,从而创造新的、逼真的内容。‌

‌常见的视觉生成模型类型包括自回归模型、生成对抗网络(GAN)、变分自编码器(VAE)等。‌

  • 自回归模型‌:通过序列建模逐步生成图像,如基于像素、视觉词元或尺度的模型,依次预测每个元素。
  • 生成对抗网络(GAN)‌:由生成器和判别器对抗训练,生成器尝试创造逼真图像,判别器则区分真实与生成图像。
  • 变分自编码器(VAE)‌:通过编码器将数据映射到潜在空间,并从潜在分布采样以生成新样本。
  • 扩散模型‌:如稳定扩散,通过逐步去噪噪声图像来生成高质量视觉内容。‌

生成对抗网络由生成器和判别器组成,通过零和博弈优化生成数据的真实性‌。视觉生成模型(如扩散模型或变分自编码器)则侧重于逐步重构图像数据。结合时,GAN的判别器可作为视觉生成模型的质量评估器,提供细粒度反馈以优化生成过程。

VTP框架的突破

MiniMax与华中科技大学提出的VTP框架(视觉分词器预训练)实现了GAN与视觉生成模型的深度融合。该框架通过扩展视觉分词器(如VAEs),联合优化重建损失、对比图文损失(CLIP)和自监督损失(如DINOv2),解决了传统预训练中语义表征不足的问题。实验表明,VTP在不修改标准DiT(扩散模型架构)的情况下,实现了‌65.8%的生成性能提升‌(以FID衡量),并显著改善了潜空间的语义结构‌。具体技术包括:

  • 多任务联合优化‌:通过批次采样策略平衡对比学习与重建任务,提升训练稳定性。
  • 两阶段训练‌:先联合优化多损失函数,再冻结编码器微调解码器,结合GAN损失增强生成真实感‌

应用实例与优势

该结合技术已广泛应用于图像生成、修复和视频制作等领域。例如:

  • 高保真图像生成‌:VTP框架在ImageNet上实现了‌78.2%的零样本分类准确率‌,生成图像在纹理细节和色彩准确性上优于传统方法‌
  • 计算效率提升‌:VTP在计算量扩展时表现出色,‌10倍计算投入可带来65.8%的FID改善‌,而传统方法性能停滞‌。
  • 相比纯扩散模型或GAN,这种结合方式兼顾了生成多样性与细节质量,且无需依赖外部预训练模型,具有更高的可扩展性‌。

2) 图像生成与合成的前沿技术
基本概念

在图像生成与合成技术中,我们主要关注以下几个核心概念:

  • 生成模型:生成模型是用于生成新图像的算法,它可以根据输入的条件(如图像特征、文本描述等)生成符合特定规则的新图像。生成模型的主要任务是学习图像的生成过程,以便在给定条件下生成新的图像。

  • 合成模型:合成模型是用于将多个图像组合成一个新图像的算法。合成模型的主要任务是学习如何将不同图像的特征组合在一起,以生成新的图像。

  • 图像特征:图像特征是图像中的某些特定信息,如颜色、形状、纹理等。图像生成与合成技术需要利用这些特征来生成新的图像。

  • 生成方法:生成方法是用于生成新图像的算法,包括但不限于生成对抗网络(GAN)、变分自编码器(VAE)等。

  • 合成方法:合成方法是用于将多个图像组合成一个新图像的算法,包括但不限于图像拼接、图像融合等。

生成模型
生成对抗网络(GAN)是一种深度学习算法,用于生成新的图像。GAN由两个子网络组成:生成器(Generator)和判别器(Discriminator)。生成器的任务是生成新的图像,判别器的任务是判断生成的图像是否与真实图像相似。GAN的训练过程是一个零和游戏,生成器和判别器在交互中逐渐学习,直到生成器生成的图像与真实图像之间的差异最小。

GAN的训练过程可以通过以下步骤来实现:

  1. 初始化生成器和判别器的参数。
  2. 训练判别器,使其能够区分生成器生成的图像和真实图像。
  3. 训练生成器,使其生成更接近真实图像的图像。
  4. 重复步骤2和3,直到生成器生成的图像与真实图像之间的差异最小。

变分自编码器(VAE)

变分自编码器(VAE)是一种生成模型,它可以用于生成新的图像。VAE的核心思想是将生成过程分为两个步骤:编码器(Encoder)用于编码输入图像,得到图像的隐藏表示;解码器(Decoder)用于解码隐藏表示,生成新的图像。VAE的训练过程包括两个阶段:编码阶段和解码阶段。

编码阶段:

  1. 使用编码器对输入图像进行编码,得到图像的隐藏表示。
  2. 使用解码器对隐藏表示进行解码,生成新的图像。
  3. 计算生成的图像与输入图像之间的差异,并更新编码器和解码器的参数。

解码阶段:

  1. 使用编码器对输入图像进行编码,得到图像的隐藏表示。
  2. 使用解码器对隐藏表示进行解码,生成新的图像。
  3. 计算生成的图像与输入图像之间的差异,并更新编码器和解码器的参数。

合成模型
图像拼接

图像拼接是一种简单的合成方法,它将多个图像拼接在一起,生成新的图像。图像拼接的主要步骤包括:

  1. 选择需要拼接的图像。
  2. 对每个图像进行预处理,如调整大小、颜色空间等。
  3. 将预处理后的图像拼接在一起,生成新的图像。

图像融合

图像融合是一种更复杂的合成方法,它将多个图像的特征组合在一起,生成新的图像。图像融合的主要步骤包括:

  1. 选择需要融合的图像。
  2. 对每个图像进行特征提取,如边缘、颜色、纹理等。
  3. 将每个图像的特征组合在一起,生成新的特征图。
  4. 对新的特征图进行反向特征提取,生成新的图像。

应用领域

图像生成与合成的前沿技术正经历快速发展,尤其在2025年底涌现出多项突破性进展,涵盖3D重建、图像编辑和多模态控制等领域。

‌3D场景重建技术实现了从2D照片到完整3D世界的飞跃。‌ 德国图宾根大学团队开发的‌3D-RE-GEN‌模型采用"组合式生成"策略,通过"慧眼识物"、"智能补全"等四步流程解决深度丢失和遮挡问题。该技术能精确识别物体边界并推断被遮挡部分的空间关系,最终将2D图像转换为立体3D模型,为虚拟现实和自动驾驶提供高质量环境重建方案。‌

‌图像编辑模型在人物一致性和风格迁移方面取得显著进步。‌ 阿里Qwen团队开源的‌Qwen-Image-Edit-2511‌模型通过集成LoRA子模型,增强了几何构造、光照控制和材质替换能力。测试表明,该模型在多人物合影生成中能保持面部特征与风格稳定性,同时支持中英文混合文字渲染,但镜头旋转等几何推理任务仍存在误差。‌

‌多模态控制与生成框架推动了跨模态内容创作。‌ Qwen-Image系列采用‌Qwen2.5-VL+VAE双编码机制‌配合扩散Transformer架构,在通用图像生成和编辑基准上超越多个主流模型。其内置的LoRA模块允许用户直接调用预训练功能,如柔光照明模拟或材质替换,降低了专业图像编辑的技术门槛。‌

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