【论文阅读】ControlNet

简介

• 目标：加入额外的条件（例如边缘图像，深度图像）控制生成的图像
  

• 现有挑战

  • 特定领域上的数据较少，而预训练模型很大，很容易出现过拟合的情况。
  • 在资源有限的情况下，只能选择pretrain- finetune的训练方式
  • 端到端的训练对于使用是很有必要的

• idea：将预训练模型拷贝两份分别为：locked copy和trainable copy。前者保留了原始模型的能力，后者使用小样本进行微调。然后通过zero convolution将二者连接起来。
  

ps：这里的zero convolution是1*1卷积，初始化为0以保证一开始模型的输出与预训练模型一致，以实现在预训练模型的基础上进行微调。相比于从头训练的收敛速度是更快的

• 方法：
  

  • 只copy了上采样和middle部分的block
  • 这里为了让condition匹配latent space，也使用了一个encoder（卷积）降维

• 训练

  • 在训练的时候mask掉了50%的prompt文本，来促使controlnet通过condition map学习到更多的语义
  • 小样本训练：只在middle block有zero convolution连接，decoder部分可以去掉连接，保证训练的高效
  • 有资源的情况下：可以在训练50k步之后把stable diffusion的decoder部分的4个block参数解冻一起训练

• 控制条件

  • Canny Edge，边缘检测图
  • Hough Line，直线检测图
  • User Scribble，用户涂鸦
  • HED Edge，边缘检测图，基于vgg的神经网络，相较于canny对语义有一定理解
  • Human Pose，人体姿态
  • Semantic Segmentation，语义分割图
  • Depth，深度图
  • Normal Maps，法线贴图，对光线方向敏感
  • Cartoon line drawing，卡通线条画
    

• 注意

  • 如果出现突然收敛的情况（前面生成的不确，突然在某一步正确了），可能是陷入了局部最优解，这是最好不要继续优化更多的步，在算力允许的情况下增大batch size
  • 可以只在前面部分的step中加入controlnet控制，后面的step不加控制，能够让生成的图像更具多样性（webUI上操作很容易）

• 优缺点

  • 优点：能够在数据量有限，计算有限（消费级显卡）的情况下fine tune一个端到端的下游模型
  • 局限：使用边缘检测的时候可能controlnet会理解错语言，不过加上正确的prompt能够在一定程度上进行纠正