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DuelGAN: Ein Duell zwischen zwei Diskriminatoren stabilisiert das GAN-Training

Jiaheng Wei Minghao Liu Jiahao Luo Andrew Zhu James Davis Yang Liu

Zusammenfassung

In diesem Paper stellen wir DuelGAN vor, eine generative adversarische Netzwerk-(GAN-)Lösung zur Verbesserung der Stabilität der generierten Proben und zur Minderung des Mode-Collapse-Problems. Aufbauend auf dem klassischen Zwei-Spieler-Spiel des Vanilla GAN zwischen dem Diskriminator D1D_1D1 und dem Generator GGG führen wir einen zweiten, peer-ähnlichen Diskriminator D2D_2D2 in das Minimax-Spiel ein. Ähnlich wie in vorherigen Arbeiten mit zwei Diskriminatoren dienen sowohl D1D_1D1 als auch D2D_2D2 zunächst dazu, generierte Proben von echten zu unterscheiden, während der Generator darauf abzielt, hochwertige Proben zu erzeugen, die beide Diskriminatoren täuschen können. Im Gegensatz zu bestehenden Ansätzen führen wir zusätzlich ein weiteres Spiel zwischen D1D_1D1 und D2D_2D2 ein, um deren Übereinstimmung zu verhindern und somit die Vielfalt der generierten Proben zu erhöhen. Diese Eigenschaft lindert das Problem des frühen Mode-Collapse, indem sie eine zu schnelle Konvergenz von D1D_1D1 und D2D_2D2 verhindert. Wir führen eine theoretische Analyse des Gleichgewichts des Minimax-Spiels zwischen GGG, D1D_1D1 und D2D_2D2 durch und diskutieren die Konvergenzverhalten sowie die Stabilität des Spiels. Es sei besonders hervorgehoben, dass DuelGAN im unsupervisierten Setting arbeitet und der Wettstreit zwischen D1D_1D1 und D2D_2D2 keinerlei Label-Supervision erfordert. Experimentelle Ergebnisse auf einem synthetischen Datensatz sowie auf realen Bild-Datensätzen (MNIST, Fashion MNIST, CIFAR-10, STL-10, CelebA, VGG und FFHQ) zeigen, dass DuelGAN gegenüber konkurrierenden Baseline-Methoden bei der Generierung vielfältiger und hochwertiger Proben deutlich übertrifft, wobei lediglich ein vernachlässigbarer zusätzlicher Rechenaufwand entsteht.


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