预测和预测序列中缺少信息的未来结果或原因是代理商能够做出智能决策的关键能力。这需要强大的时间连贯的生成能力。扩散模型最近在几个生成任务中表现出巨大的成功，但在视频域中并未广泛探索。我们提出随机遮罩视频扩散（RAMVID），该扩散将图像扩散模型扩展到使用3D卷积的视频，并在训练过程中引入了一种新的调理技术。通过改变我们条件的面膜，该模型能够执行视频预测，填充和上采样。由于在大多数有条件训练的扩散模型中，我们不使用串联在面罩上条件条件，因此我们能够减少内存足迹。我们在两个基准数据集上评估了该模型以进行视频预测，一个用于视频生成的模型，我们在其中实现了竞争成果。在动力学-600上，我们实现了视频预测的最先进。
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生成时间连贯的高保真视频是生成建模研究中的重要里程碑。我们通过提出一个视频生成的扩散模型来取得这一里程碑的进步，该模型显示出非常有希望的初始结果。我们的模型是标准图像扩散体系结构的自然扩展，它可以从图像和视频数据中共同训练，我们发现这可以减少Minibatch梯度的方差并加快优化。为了生成长而更高的分辨率视频，我们引入了一种新的条件抽样技术，用于空间和时间视频扩展，该技术的性能比以前提出的方法更好。我们介绍了大型文本条件的视频生成任务，以及最新的结果，以实现视频预测和无条件视频生成的确定基准。可从https://video-diffusion.github.io/获得补充材料
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Denoising diffusion probabilistic models are a promising new class of generative models that mark a milestone in high-quality image generation. This paper showcases their ability to sequentially generate video, surpassing prior methods in perceptual and probabilistic forecasting metrics. We propose an autoregressive, end-to-end optimized video diffusion model inspired by recent advances in neural video compression. The model successively generates future frames by correcting a deterministic next-frame prediction using a stochastic residual generated by an inverse diffusion process. We compare this approach against five baselines on four datasets involving natural and simulation-based videos. We find significant improvements in terms of perceptual quality for all datasets. Furthermore, by introducing a scalable version of the Continuous Ranked Probability Score (CRPS) applicable to video, we show that our model also outperforms existing approaches in their probabilistic frame forecasting ability.
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We show that diffusion models can achieve image sample quality superior to the current state-of-the-art generative models. We achieve this on unconditional image synthesis by finding a better architecture through a series of ablations. For conditional image synthesis, we further improve sample quality with classifier guidance: a simple, compute-efficient method for trading off diversity for fidelity using gradients from a classifier. We achieve an FID of 2.97 on ImageNet 128×128, 4.59 on ImageNet 256×256, and 7.72 on ImageNet 512×512, and we match BigGAN-deep even with as few as 25 forward passes per sample, all while maintaining better coverage of the distribution. Finally, we find that classifier guidance combines well with upsampling diffusion models, further improving FID to 3.94 on ImageNet 256×256 and 3.85 on ImageNet 512×512. We release our code at https://github.com/openai/guided-diffusion.
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We introduce the MAsked Generative VIdeo Transformer, MAGVIT, to tackle various video synthesis tasks with a single model. We introduce a 3D tokenizer to quantize a video into spatial-temporal visual tokens and propose an embedding method for masked video token modeling to facilitate multi-task learning. We conduct extensive experiments to demonstrate the quality, efficiency, and flexibility of MAGVIT. Our experiments show that (i) MAGVIT performs favorably against state-of-the-art approaches and establishes the best-published FVD on three video generation benchmarks, including the challenging Kinetics-600. (ii) MAGVIT outperforms existing methods in inference time by two orders of magnitude against diffusion models and by 60x against autoregressive models. (iii) A single MAGVIT model supports ten diverse generation tasks and generalizes across videos from different visual domains. The source code and trained models will be released to the public at https://magvit.cs.cmu.edu.
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DeNoising扩散模型代表了计算机视觉中最新的主题，在生成建模领域表现出了显着的结果。扩散模型是一个基于两个阶段的深层生成模型，一个正向扩散阶段和反向扩散阶段。在正向扩散阶段，通过添加高斯噪声，输入数据在几个步骤中逐渐受到干扰。在反向阶段，模型的任务是通过学习逐步逆转扩散过程来恢复原始输入数据。尽管已知的计算负担，即由于采样过程中涉及的步骤数量，扩散模型对生成样品的质量和多样性得到了广泛赞赏。在这项调查中，我们对视觉中应用的denoising扩散模型的文章进行了全面综述，包括该领域的理论和实际贡献。首先，我们识别并介绍了三个通用扩散建模框架，这些框架基于扩散概率模型，噪声调节得分网络和随机微分方程。我们进一步讨论了扩散模型与其他深层生成模型之间的关系，包括变异自动编码器，生成对抗网络，基于能量的模型，自回归模型和正常流量。然后，我们介绍了计算机视觉中应用的扩散模型的多角度分类。最后，我们说明了扩散模型的当前局限性，并设想了一些有趣的未来研究方向。
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过去十年已经开发了各种各样的深度生成模型。然而，这些模型通常同时努力解决三个关键要求，包括：高样本质量，模式覆盖和快速采样。我们称之为这些要求所征收的挑战是生成的学习Trielemma，因为现有模型经常为他人交易其中一些。特别是，去噪扩散模型表明了令人印象深刻的样本质量和多样性，但它们昂贵的采样尚未允许它们在许多现实世界应用中应用。在本文中，我们认为这些模型中的缓慢采样基本上归因于去噪步骤中的高斯假设，这些假设仅针对小型尺寸的尺寸。为了使得具有大步骤的去噪，从而减少去噪步骤的总数，我们建议使用复杂的多模态分布来模拟去噪分布。我们引入了去噪扩散生成的对抗网络（去噪扩散GANS），其使用多模式条件GaN模拟每个去噪步骤。通过广泛的评估，我们表明去噪扩散GAN获得原始扩散模型的样本质量和多样性，而在CIFAR-10数据集中是2000 $ \时代。与传统的GAN相比，我们的模型表现出更好的模式覆盖和样本多样性。据我们所知，去噪扩散GaN是第一模型，可在扩散模型中降低采样成本，以便允许它们廉价地应用于现实世界应用。项目页面和代码：https://nvlabs.github.io/denoising-diffusion-gan
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创建视频是为了表达情感，交换信息和分享经验。视频合成很长时间以来一直吸引了研究人员。尽管视觉合成的进步驱动了迅速的进展，但大多数现有研究都集中在提高框架的质量和之间的过渡上，而在生成更长的视频方面几乎没有取得进展。在本文中，我们提出了一种基于3D-VQGAN和Transformers的方法，以生成具有数千帧的视频。我们的评估表明，我们的模型在16架视频剪辑中培训了来自UCF-101，Sky TimeLapse和Taichi-HD数据集等标准基准测试片段，可以生成多样化，连贯和高质量的长视频。我们还展示了我们通过将时间信息与文本和音频结合在一起来生成有意义的长视频的方法的条件扩展。可以在https://songweige.github.io/projects/tats/index.html上找到视频和代码。
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我们为视频建模提供了一个框架，该框架基于deo的扩散概率模型，该模型在各种现实的环境中产生长期视频完成。我们介绍了一个生成模型，该模型可以在测试时间样本中任何任意子集的视频帧的任何任意子集，该视频框架以其他任何子集为条件，并为此提供了适合此目的的体系结构。这样做可以使我们有效地比较和优化各种时间表，以对长视频中的帧进行采样，并在先前采样的帧上使用选择性稀疏和长距离调节。我们证明了对许多数据集的先前工作的改进的视频建模，并在25分钟内进行了临时连贯的视频。我们还根据Carla自动驾驶汽车模拟器中生成的视频发布了一个新的视频建模数据集和语义上有意义的指标。
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自由格式介绍是在任意二进制掩码指定的区域中向图像中添加新内容的任务。大多数现有方法训练了一定的面具分布，这将其概括能力限制为看不见的掩模类型。此外，通过像素和知觉损失的训练通常会导致对缺失区域的简单质地扩展，而不是语义上有意义的一代。在这项工作中，我们提出重新启动：基于deno的扩散概率模型（DDPM）的内部介入方法，甚至适用于极端掩模。我们采用预定的无条件DDPM作为生成先验。为了调节生成过程，我们仅通过使用给定的图像信息对未掩盖的区域进行采样来改变反向扩散迭代。由于该技术不会修改或调节原始DDPM网络本身，因此该模型可为任何填充形式产生高质量和不同的输出图像。我们使用标准面具和极端口罩验证面部和通用图像的方法。重新粉刷优于最先进的自动回归，而GAN的方法至少在六个面具分布中进行了五个。 github存储库：git.io/repaint
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我们表明，级联扩散模型能够在类条件的想象生成基准上生成高保真图像，而无需辅助图像分类器的任何帮助来提高样品质量。级联的扩散模型包括多个扩散模型的流水线，其产生越来越多的分辨率，以最低分辨率的标准扩散模型开始，然后是一个或多个超分辨率扩散模型，其连续上追随图像并添加更高的分辨率细节。我们发现级联管道的样本质量至关重要的是调节增强，我们提出的数据增强较低分辨率调节输入到超级分辨率模型的方法。我们的实验表明，调节增强防止在级联模型中采样过程中的复合误差，帮助我们在256×256分辨率下，在128x128和4.88，优于63.02的分类精度分数，培训级联管道。 ％（TOP-1）和84.06％（TOP-5）在256x256，优于VQ-VAE-2。
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Denoising diffusion probabilistic models (DDPM) are a class of generative models which have recently been shown to produce excellent samples. We show that with a few simple modifications, DDPMs can also achieve competitive loglikelihoods while maintaining high sample quality. Additionally, we find that learning variances of the reverse diffusion process allows sampling with an order of magnitude fewer forward passes with a negligible difference in sample quality, which is important for the practical deployment of these models. We additionally use precision and recall to compare how well DDPMs and GANs cover the target distribution. Finally, we show that the sample quality and likelihood of these models scale smoothly with model capacity and training compute, making them easily scalable. We release our code at https://github.com/ openai/improved-diffusion.
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近期对抗性生成建模的突破导致了能够生产高质量的视频样本的模型，即使在真实世界视频的大型和复杂的数据集上也是如此。在这项工作中，我们专注于视频预测的任务，其中给出了从视频中提取的一系列帧，目标是生成合理的未来序列。我们首先通过对鉴别器分解进行系统的实证研究并提出产生更快的收敛性和更高性能的系统来提高本领域的最新技术。然后，我们分析发电机中的复发单元，并提出了一种新的复发单元，其根据预测的运动样本来改变其过去的隐藏状态，并改进它以处理DIS闭塞，场景变化和其他复杂行为。我们表明，这种经常性单位始终如一地优于以前的设计。我们的最终模型导致最先进的性能中的飞跃，从大型动力学-600数据集中获得25.7的测试集Frechet视频距离为25.7，下降到69.2。
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Diffusion models have emerged as a powerful generative method for synthesizing high-quality and diverse set of images. In this paper, we propose a video generation method based on diffusion models, where the effects of motion are modeled in an implicit condition manner, i.e. one can sample plausible video motions according to the latent feature of frames. We improve the quality of the generated videos by proposing multiple strategies such as sampling space truncation, robustness penalty, and positional group normalization. Various experiments are conducted on datasets consisting of videos with different resolutions and different number of frames. Results show that the proposed method outperforms the state-of-the-art generative adversarial network-based methods by a significant margin in terms of FVD scores as well as perceptible visual quality.
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标准扩散模型涉及图像变换 - 添加高斯噪声 - 以及逆转此降解的图像恢复操作员。我们观察到，扩散模型的生成行为并不是很大程度上取决于图像降解的选择，实际上，可以通过改变这种选择来构建整个生成模型家族。即使使用完全确定性的降解（例如，模糊，掩蔽等），培训和测试时间更新规则是基于扩散模型的培训和测试时间更新规则，可以轻松地概括为创建生成模型。这些完全确定的模型的成功使社区对扩散模型的理解质疑，这依赖于梯度Langevin动力学或变异推理中的噪声，并为反转任意过程的广义扩散模型铺平了道路。我们的代码可从https://github.com/arpitbansal297/cold-diffusion-models获得
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视频预测是一个重要但充满挑战的问题。负担着生成未来框架和学习环境动态的任务。最近，通过将视频预测分为两个子问题：预训练图像生成器模型，随后学习图像生成器的潜在空间中的自动回归预测模型，可以将视频预测分为两个子问题，从而成为强大的视频预测工具。 。但是，成功产生高保真性和高分辨率视频尚待观察。在这项工作中，我们研究了如何培训自回归潜在的潜在视频预测模型，能够预测高保真的未来帧，并对现有模型进行最小的修改，并产生高分辨率（256x256）视频。具体而言，我们通过使用因果变压器模型采用高保真图像发生器（VQ-GAN）来扩展先前的模型，并引入TOP-K采样和数据增强的其他技术，以进一步提高视频预测质量。尽管简单起见，但提出的方法仍可以在标准视频预测基准的最新方法中实现竞争性能，而参数较少，并在复杂和大规模数据集上实现了高分辨率的视频预测。视频可从https://sites.google.com/view/harp-videos/home获得。
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不确定性在未来预测中起关键作用。未来是不确定的。这意味着可能有很多可能的未来。未来的预测方法应涵盖坚固的全部可能性。在自动驾驶中，涵盖预测部分中的多种模式对于做出安全至关重要的决策至关重要。尽管近年来计算机视觉系统已大大提高，但如今的未来预测仍然很困难。几个示例是未来的不确定性，全面理解的要求以及嘈杂的输出空间。在本论文中，我们通过以随机方式明确地对运动进行建模并学习潜在空间中的时间动态，从而提出了解决这些挑战的解决方案。
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预测以过去观察和电动机命令为条件的未来视觉观察的能力可以使体现的代理能够计划复杂环境中各种任务的解决方案。这项工作表明，我们可以通过掩盖的视觉建模预训练变压器来创建良好的视频预测模型。我们的方法名为MaskVit，基于两个简单的设计决策。首先，为了记忆和训练效率，我们使用两种类型的窗户注意力：时空和时空。其次，在训练期间，我们掩盖了一个可变百分比的令牌，而不是固定蒙版比率。对于推断，MaskVit通过迭代改进生成所有令牌，在该迭代中，我们会在掩码调度函数后逐步降低掩蔽率。在几个数据集上，我们证明了MaskVit优于视频预测中的先前作品，这是参数有效的，并且可以生成高分辨率视频（256x256）。此外，我们通过使用MaskVit在真实机器人上进行计划，证明了推理加速器的好处（最高512x）。我们的工作表明，我们可以通过利用最小的域知识的掩盖视觉建模的一般框架来赋予体现的代理具有强大的预测模型。
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Score-based modeling through stochastic differential equations (SDEs) has provided a new perspective on diffusion models, and demonstrated superior performance on continuous data. However, the gradient of the log-likelihood function, i.e., the score function, is not properly defined for discrete spaces. This makes it non-trivial to adapt \textcolor{\cdiff}{the score-based modeling} to categorical data. In this paper, we extend diffusion models to discrete variables by introducing a stochastic jump process where the reverse process denoises via a continuous-time Markov chain. This formulation admits an analytical simulation during backward sampling. To learn the reverse process, we extend score matching to general categorical data and show that an unbiased estimator can be obtained via simple matching of the conditional marginal distributions. We demonstrate the effectiveness of the proposed method on a set of synthetic and real-world music and image benchmarks.
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扩散模型是一类深入生成模型，在具有密集理论建立的各种任务上显示出令人印象深刻的结果。尽管与其他最先进的模型相比，扩散模型的样本合成质量和多样性令人印象深刻，但它们仍然遭受了昂贵的抽样程序和次优可能的估计。最近的研究表明，对提高扩散模型的性能的热情非常热情。在本文中，我们对扩散模型的现有变体进行了首次全面综述。具体而言，我们提供了扩散模型的第一个分类法，并将它们分类为三种类型，即采样加速增强，可能性最大化的增强和数据将来增强。我们还详细介绍了其他五个生成模型（即变异自动编码器，生成对抗网络，正常流量，自动回归模型和基于能量的模型），并阐明扩散模型与这些生成模型之间的连接。然后，我们对扩散模型的应用进行彻底研究，包括计算机视觉，自然语言处理，波形信号处理，多模式建模，分子图生成，时间序列建模和对抗性纯化。此外，我们提出了与这种生成模型的发展有关的新观点。
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