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软扩散:面向通用损坏的得分匹配

Giannis Daras Mauricio Delbracio Hossein Talebi Alexandros G. Dimakis Peyman Milanfar

摘要

我们定义了一类更广泛的噪声污染过程,该类过程推广了以往已知的扩散模型。为逆转此类广义扩散过程,我们提出了一种新的目标函数——软得分匹配(Soft Score Matching),该方法在理论上能够学习任意线性污染过程下的得分函数,并在CelebA数据集上取得了当前最优的性能表现。软得分匹配将污染过程直接嵌入网络结构中,其新设计的损失函数训练模型预测一个干净图像,该图像在经历污染后,能够与观测到的扩散结果相匹配。我们证明,在适当的正则性条件下,该目标函数能够学习到似然函数的梯度。此外,我们进一步提出了一种系统化的方法,用于为广义扩散过程选择合适的污染层级,并设计了一种新型采样方法,称为动量采样器(Momentum Sampler)。实验结果表明,我们的框架适用于多种广义线性污染过程,例如高斯模糊和掩码(masking)等。在CelebA-64数据集上,我们取得了1.85的FID分数,显著优于此前所有线性扩散模型。同时,与传统的去噪扩散模型相比,我们的方法在计算效率方面也展现出显著优势。


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