生成对抗网络及其应用研究综述

生成对抗网络的理论研究与应用不断获得成功,已经成为当前深度学习领域研究的热点之一。对生成对抗网络理论及其应用从模型的类型、评价标准和理论研究进展等方面进行系统的综述：分别分析基于显式密度和基于隐式密度的生成模型的优缺点;总结生成对抗网络的评价标准,解读各标准之间的关系,并从应用层面介绍生成对抗网络在图像及其他领域中的研究进展,即通过图像转换、图像生成、图像修复、视频生成、文本生成及图像超分辨率等的应用;从模型的结构表示、训练控制、性能稳定以及评价标准等角度分析生成对抗网络的理论研究进展。研究讨论生成对抗网络的挑战,展望未来可能存在的发展方向。     

多模式生成对抗网络

生成对抗网络已经成为深度学习领域最热门的研究方向之一,其最大的优势在于能够以无监督的方式来拟合一个未知的分布。目前,生成对抗网络在图像生成领域大放异彩,其能够产生一些高质量的图像,但也暴露了一些弊端。在生成图像的过程中,经常会出现模式坍塌问题,从而导致生成的样本过于单一。为了解决这个问题,对生成对抗网络的模型结构和损失函数加以改进,使判别器能够从多个角度来度量生成数据的分布和真实数据的分布之间的差异,从而改善了生成样本的多样性。通过在多个数据集上进行实验,结果显示,提出的模型在很大程度上缓解了模式坍塌问题。     

生成对抗网络及其文本图像合成综述

随着深度学习的快速发展,基于生成对抗网络的文本图像合成领域成为了当下计算机视觉研究的热点。生成对抗网络同时包含生成器和鉴别器,通过两者的博弈来实现逼真数据的生成。受生成对抗网络的启发,近几年提出了一系列的文本图像合成模型,从图像质量、多样性、语义一致性方面不断取得突破。为推动文本图像合成领域的研究发展,对现有文本图像合成技术进行了全面概述。从文本编码、文本直接合成图像、文本引导图像合成方面对文本图像合成模型进行了分类整理,并详细探讨了各类基于生成对抗网络的代表性模型的模型框架和关键性贡献。分析了现有的评估指标和常用的数据集,提出了现有方法在复杂场景和文本、多模态、轻量化模型、模型评价方法等方面的不足和未来的发展趋势。总结了目前生成对抗网络在各领域的发展,重点关注了在文本图像合成领域的应用,可以作为一个研究人员进行图像合成研究时选择深度学习相关方法的权衡和参考。     

基于二分生成对抗网络的图像翻译

翻译算法自从提出以来受到研究者的广泛关注,基于生成对抗网络的图像翻译方法在图片风格转化、图像修复、超分辨率生成等领域得到广泛应用。针对生成对抗网络图像翻译方法框架过于庞大的缺点,提出了一种改进的生成对抗网络算法:二分生成对抗网络(BGAN)。BGAN引入二分生成器结构代替双生成器-判别器结构,神经网络模型相比以往方法资源消耗更少。实验结果表明,BGAN与其他图像翻译算法相比而言,生成的图样样本更清晰、质量更好。     

基于条件约束的胶囊生成对抗网络

生成式对抗网络(Generative adversarial networks,GAN)是主要的以无监督方式学习深度生成模型的方法之一.基于可微生成器网络的生成式建模方法,是目前最热门的研究领域,但由于真实样本分布的复杂性,导致GAN生成模型在训练过程稳定性、生成质量等方面均存在不少问题.在生成式建模领域,对网络结构的探索是重要的一个研究方向,本文利用胶囊神经网络(Capsule networks,CapsNets)重构生成对抗网络模型结构,在训练过程中使用了Wasserstein GAN(WGAN)中提出的基于Earth-mover距离的损失函数,并在此基础上加以条件约束来稳定模型生成过程,从而建立带条件约束的胶囊生成对抗网络(Conditional-CapsuleGAN,C-CapsGAN).通过在MNIST和CIF AR-10数据集上的多组实验,结果表明将CapsNets应用到生成式建模领域是可行的,相较于现有类似模型,C-CapsGAN不仅能在图像生成任务中稳定生成高质量图像,同时还能更有效地抑制模式坍塌情况的发生.     

生成对抗网络的研究进展综述

自生成对抗网络(GANs)诞生以来,对其研究已经成为机器学习领域的一个热点。它利用对抗学习的机制训练模型,解决了当年生成算法无法解决的问题。由于GANs的优势,研究者们对其进行深入的研究,产生了许多GANs的衍生模型,这使得GANs得到了快速的发展,形成了所谓的GAN-Zoo。GANs被广泛应用于视觉领域、音频领域、自然语言领域及其他各种领域中,如图像生成、图像翻译、文本生成、音频转换和自然语言翻译等。从传统GANs出发,对近几年内GANs的研究中较为突出的方面进行总结,首先介绍了传统GANs的基本理论,然后对近年来GANs的主要衍生模型进行分析,最后总结了GANs在图像领域和信息安全领域中的主要应用成果。     

基于多域VQGAN的文本生成国画方法研究

随着生成式对抗网络的出现,从文本描述合成图像最近成为一个活跃的研究领域.然而,目前文本描述往往使用英文,生成的对象也大多是人脸和花鸟等,专门针对中文和中国画的研究较少.同时,文本生成图像任务往往需要大量标注好的图像文本对,制作数据集的代价昂贵.随着多模态预训练的出现与推进,使得能够以一种优化的方式来指导生成对抗网络的生成过程,大大减少了对数据集和计算资源的需求.提出一种多域VQGAN模型来同时生成多种域的中国画,并利用多模态预训练模型WenLan来计算生成图像和文本描述之间的距离损失,通过优化输入多域VQGAN的隐空间变量来达到图片与文本语义一致的效果.对模型进行了消融实验,详细比较了不同结构的多域VQGAN的FID及R-precisoin指标,并进行了用户调查研究.结果表示,使用完整的多域VQGAN模型在图像质量和文本图像语义一致性上均超过原VQGAN模型的生成结果.     

基于对抗生成网络的中国山水画自动生成模型

中国山水画是以山川自然景观为主要描写对象的画,它是中国画的重要画科。当前深度学习模型在图像分类、对象识别、图像风格转换和图像生成等领域都取得了巨大的成功。提出一个基于深度对抗生成网络的中国山水画自动生成模型,以网络上公开的中国山水画图像为训练集,设计适当深度的网络和损失函数,通过生成器和判别器的对抗训练,得到图像生成器。通过与真实的山水画进行比较,本模型能够生成具有接近中国山水画风格的图像。     

深度对抗视觉生成综述

深度视觉生成是计算机视觉领域的热门方向,旨在使计算机能够根据输入数据自动生成预期的视觉内容。深度视觉生成使用人工智能技术赋能相关产业,推动产业自动化、智能化改革与转型。生成对抗网络（generative adversarial networks,GANs）是深度视觉生成的有效工具,近年来受到极大关注,成为快速发展的研究方向。GANs能够接收多种模态的输入数据,包括噪声、图像、文本和视频,以对抗博弈的模式进行图像生成和视频生成,已成功应用于多项视觉生成任务。利用GANs实现真实的、多样化和可控的视觉生成具有重要的研究意义。本文对近年来深度对抗视觉生成的相关工作进行综述。首先介绍深度视觉生成背景及典型生成模型,然后根据深度对抗视觉生成的主流任务概述相关算法,总结深度对抗视觉生成目前面临的痛点问题,在此基础上分析深度对抗视觉生成的未来发展趋势。     

生成对抗网络研究综述

自生成对抗网络GAN提出以后,现这一方向已成为人工智能方向的研究热点.GAN的思想采用二人零和博弈方法,由生成器和判别器构成,生成器负责生成样本分布,判别器则判别输入是真实样本还是生成样本,生成器和判别器不断交互优化,最终达到最优效果.GAN模型的提出无疑是很新颖的,但也存在很多缺点,比如梯度消失问题、模式崩溃等.随着研究的深入,GAN不断优化扩展,GAN的衍生模型也层出不穷.GAN可应用于不同领域,主要为计算机图像和视觉领域,在图像领域有着突出的效果,能生成高分辨率逼真的图像,能对图像进行修复、风格迁移等,也能生成视频并进行预测等.GAN也能生成文本,可以进行对话生成、机器翻译、语音生成等.同时,GAN在其他领域也有涉及,比如生成音乐、密码破译等.但是GAN在其他领域的应用效果并不显著,那么,如何提高GAN在其他领域的应用效果将值得深入研究,使生成对抗网络在人工智能方面大放异彩.     

基于条件深度卷积生成对抗网络的图像识别方法

生成对抗网络（Generative adversarial networks,GAN）是目前热门的生成式模型.深度卷积生成对抗网络（Deep convolutional GAN,DCGAN）在传统生成对抗网络的基础上,引入卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNN）进行无监督训练;条件生成对抗网络（Conditional GAN,CGAN）在GAN的基础上加上条件扩展为条件模型.结合深度卷积生成对抗网络和条件生成对抗网络的优点,建立条件深度卷积生成对抗网络模型（Conditional-DCGAN,C-DCGAN）,利用卷积神经网络强大的特征提取能力,在此基础上加以条件辅助生成样本,将此结构再进行优化改进并用于图像识别中,实验结果表明,该方法能有效提高图像的识别准确率.     

基于自注意力机制的条件生成对抗网络

近年来,越来越多的生成对抗网络出现在深度学习的各个领域中.条件生成对抗网络(Conditional Generative Adver-sarial Networks,cGAN)开创性地将监督学习引入到无监督的GAN网络中,这使得GAN可以生成有标签数据.传统的GAN通过多次卷积运算来模拟不同区域之间的相关性,进而生成图...     

基于生成式对抗网络的道路交通模糊图像增强

为了提高道路交通模糊图像增强的质量,进一步促进道路交通管理,针对道路交通场景下的运动模糊图像增强问题,提出了一种基于生成式对抗网络的多尺度多路径学习的模型。首先,选用具有多尺度卷积核的神经网络,对输入的图像进行更细致地特征值提取;其次,将局部残差学习和全局残差学习相结合,采用多路径多权重共享的递归学习,并利用判别网络和生成网络间的对抗训练优化网络参数;最后,实现端到端直接生成图像。实验结果表明:提出的模型可以有效地增强道路交通场景下的运动模糊图像,生成的图像细节更加丰富,具有较好的图像视觉效果。     

改进的生成对抗网络图像超分辨率重建

近年来,生成对抗网络在约束图像生成方面表现出了较好的潜力,使其适用于图像超分辨率重建。针对基于卷积神经网络的图像超分辨率重建算法存在的特征信息利用率低的问题,基于生成对抗网络框架,提出了残差密集生成对抗网络的超分辨率重建算法。该算法定义生成器网络、判别器网络,通过构建残差密集网络作为生成器网络及PatchGAN作为判别器网络,以解决基于卷积神经网络的超分辨率算法中特征信息利用率低以及生成对抗网络收敛慢的问题。该重建算法在Set5等标准数据集上与主流的超分辨率重建算法进行对比,实验表明,该算法能够有效地提高特征信息利用率,较好地恢复低分辨率图像的细节信息,提高图像重建的质量。     

深度生成模型综述

通过学习可观测数据的概率密度而随机生成样本的生成模型在近年来受到人们的广泛关注,网络结构中包含多个隐藏层的深度生成式模型以更出色的生成能力成为研究热点,深度生成模型在计算机视觉、密度估计、自然语言和语音识别、半监督学习等领域得到成功应用,并给无监督学习提供了良好的范式.本文根据深度生成模型处理似然函数的不同方法将模型分...     

融合VAE和StackGAN的零样本图像分类方法

零样本分类算法旨在解决样本极少甚至缺失类别情况下的分类问题。随着深度学习的发展,生成模型在零样本分类中的应用取得了一定的突破,通过生成缺失类别的图像,将零样本图像分类转化为传统的基于监督学习的图像分类问题,但生成图像的质量不稳定,如细节缺失、颜色失真等,影响图像分类准确性。为此,提出一种融合变分自编码(variational auto-encoder, VAE)和分阶段生成对抗网络(stack generative adversarial networks, StackGAN)的零样本图像分类方法,基于VAE/GAN模型引入StackGAN,用于生成缺失类别的数据,同时使用深度学习方法训练并获取各类别的句向量作为辅助信息,构建新的生成模型stc-CLS-VAEStackGAN,提高生成图像的质量,进而提高零样本图像分类准确性。在公用数据集上进行对比实验,实验结果验证了本文方法的有效性与优越性。     

基于生成对抗网络的运动模糊图像复原

针对相机成像时相机抖动、物体运动等导致图像产生运动模糊这一十分具有挑战性的问题，提出基于生成对抗网络的深度卷积神经网络来复原模糊图像的解决方案。该方案省略了模糊核估计的过程，采用端对端的方式直接获取复原图像；通过引入生成对抗网络思想的对抗损失和对残差网络进行改进，有效地复原了图像的细节信息。最后通过训练此深度卷积神经网络模型并在相关模糊复原基准数据集上测试，证明了该方案取得了较好的结果。     

一种改进DCGANs网络的磁瓦缺陷图像生成方法研究

基于机器视觉的磁瓦表面缺陷检测研究对于改进磁瓦生产工艺、提升磁瓦生产效率有着重要意义.但在研究过程中,存在磁瓦含缺陷样本收集困难、不同缺陷样本数不均匀、缺陷类型单一等问题.本文提出一种使用高斯混合模型的深度卷积生成对抗网络(Gaussian Mixture Model Deep Convolution Generative Adversarial Networks,GMM-DCGANs)生成含缺陷磁瓦图像的方法.在深度卷积生成对抗网络的基础上,将生成图像的输入噪声潜在空间复杂化为高斯混合模型,从而提高图像生成网络对有限数量且具有类间及类内多样性训练样本的学习能力.实验结果表明,GMMDCGANs网络可以生成质量更好、缺陷类型更加丰富的磁瓦缺陷图像,并且生成的图像满足缺陷检测及分类的要求.