Diffusion Models专栏文章汇总：入门与实战

最新最全Diffusion Models论文、代码汇总

1、Diffusion Models扩散模型与深度学习(附Python示例)

这篇文章适合小白入门看，能快速了解diffusion models背后的物理背景、数学推导、核心思想、代码实现。

2、击败GANs的新生成式模型：score-based model(diffusion model)原理、网络结构、应用、代码、实验、展望

这篇文章适合小白入门，在上一篇文章的基础上，更加深入讨论：会不会是下一个GANs？能否解决目前GANs遇到的问题？和现有的生成式模型相比有哪些优点?哪些缺点？目前的网络结构是怎样？如何用代码实现？常用的数据集有哪些？常用的评价指标有哪些？能应用到哪些领域？遇到了哪些问题？发展的瓶颈有哪些？未来的发展会怎样？

3、为什么Diffusion Models扩散模型可以称为Score-based Models？

近两年diffusion models野蛮生长，出现了很多不同的命名方式：denoising diffusion probabilistic models、score-based generative models、generative diffusion processes、energy-based models (EBMs)等，其实他们核心思想都是一样的，这篇文章通过讨论diffusion models为什么可以称为分数匹配模型，能更深入理解扩散模型。

4、条件DDPM：Diffusion model的第三个巅峰之作

DDPM2020年诞生，短短一年的时间，模型上有两个巨大的改进，其中一个就是condition的引入，最近大部分DDPM相关的论文都会讨论这一点，有些文章称之为latent variable。和当年GAN的发展类似，CGAN和DCGAN的出现极大程度上促进了GAN的发扬光大，意义重大。

5、从VAE到Diffusion Models

前面几篇文章更多的在思考GAN和diffusion model之间的关系，VAE作为最经典的生成模型之一，本文从VAE出发，聊一聊VAE和diffusion model之间的爱恨情仇。

6、DiffuseVAE：完美结合VAE和Diffusion Models

生成式模型的根本任务是捕捉底层的数据分布，并学习以无监督的方式从数据的显式/隐式分布中生成新的样本。本文介绍DDPM最新的研究成果DiffuseVAE，解决低维潜在空间上生成样本质量差、采样速度慢等问题。

7、为什么Diffusion Models钟爱U-net结构？

通过前面的文章介绍，大家应该已经基本了解扩散模型的特点，细心的读者会有疑问，为什么现在绝大部分的diffusion models都是U-net结构呢？这个发源于医疗分割的网络结构，为何广受备受diffusion models生成式的喜爱呢？

8、使用DDPM实现三维点云重建

本文重点讨论点云三维重建的相关原理、应用、特殊的处理方法、与传统的DDPM的区别和联系。

9、2021年度最火Diffusion Models：用于图像编辑和高质量图像生成的GLIDE

  2021年底，马斯克掌舵的OpenAI又推出重磅作品，基于diffusion models的高质量图像生成和图像编辑，短短两个月在github上收获了2k个star，要知道DDPM的开山之作开源两年也才区区300个star。这篇博客就要探讨一下这个2021年度最火diffusion models。

10、扩散模型Diffusion Models可以看成一种autoencoder自动编码器吗？

2019年开创性论文《Generative Modeling by Estimating Gradients of the Data Distribution》发表后，扩散模型相关论文如雨后春笋一般涌现，其实扩散模型可以看成一种自动编码器。

11、 Score-based Generative Model：一统DDPM和SMLD两大生成式模型

2019年宋博士提出了SMLD模型，2020年Jonathan Ho提出了DDPM，这两大生成式随即成为顶会宠儿。2021年，宋博士提出了score-based generative model，一统这两大极为相似的生成式模型。本文在系列文章《为什么diffusion model扩散模型可以称为score-based models？》的基础上，探讨这三种生成式模型之间的区别、联系、优缺点、应用领域等。

12、Diffusion Models和GANs结合

作为Diffusion Models最成功的前辈们：flow based models、VAEs、GANs，最近几个月已经有不少将diffusion models和这些经典模型结合的文章，本系列的前文已有介绍。今天介绍的是首次将GANs和diffusion models工作，是一种比较成功的GANs的思路，相同的结合方式迅速流行，给正在做这一方向的小伙伴重要参考与启示。

13、用Diffusion Models实现image-to-image转换

diffusion models诞生到现在，很多论文热衷于把diffusion models带到自己的领域用于生成，也有不少人醉心于用各种奇技淫巧优化采样过程，以改善diffusion models致命的缺点：生成速度太慢。而Palette的诞生意义不亚于pix2pix GANs、cycleGANs，能够实现图像着色、图像修复、图像剪裁恢复、图像解压缩(超分)等等任务。我们第一次发现，原来diffusion models不仅仅能用于生成，还能有这么多有趣的应用！

14、基于diffusion models的无监督Image-to-Image转化

上一篇文章介绍了Palette，对标的是pix2pix GANs，能够实现配对的image域转化。这篇博客介绍一种DDPM，对标cycleGANs，能够实现无配对image之间的域转化，可以轻松完成白天-夜晚转化、苹果-橘子转化、野马-斑马转化、照片去雾、老照片上色、图像修复、超分辨率重建等任务，并且在理论上第一次(2021年4月)提出类似于cycle diffusion models的结构。

15、Diffusion Models在超分辨率领域的应用

GANs在Super-Resolution超分辨率大显身手，取得了很多令人兴奋的成果。作为最先进的生成式模型DDPM，不仅成功挑战了这一任务，而且在各方面的性能达到了SOTA。这篇博客就介绍一下diffusion models如何完成超分任务、背后的原理和实现方法。

入门基础系列文章汇总

有不少订阅我专栏的读者问diffusion models很深奥读不懂，需要先看一些什么知识打下基础？虽然diffusion models是一个非常前沿的工作，但肯定不是凭空产生的，背后涉及到非常多深度学习的知识，我将从配分函数、基于能量模型、马尔科夫链蒙特卡洛采样、得分匹配、比率匹配、降噪得分匹配、桥式采样、深度玻尔兹曼机等方面，摘取一些经典的知识点，供读者参考。

1、Diffusion Models/Score-based Generative Models背后的深度学习原理(1)：配分函数

2、Diffusion Models/Score-based Generative Models背后的深度学习原理(2)：基于能量模型和受限玻尔兹曼机

代码解读系列

大部分DDPM相关的论文代码都是基于《Denoising Diffusion Probabilistic Models》和《Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis》贡献代码基础上小改动的。官方的DDPM是tensorflow TPU版本，暂时没有GPU的版本。本篇文章开始，详细解读一下pytorch和tensorflow版本的代码。

1、Diffusion Models/Score-based Generative Models背后的深度学习原理(1)：配分函数

2、Diffusion Models/Score-based Generative Models背后的深度学习原理(2)：基于能量模型和受限玻尔兹曼机

代码解读系列

大部分DDPM相关的论文代码都是基于《Denoising Diffusion Probabilistic Models》和《Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis》贡献代码基础上小改动的。官方的DDPM是tensorflow TPU版本，暂时没有GPU的版本。本篇文章开始，详细解读一下pytorch和tensorflow版本的代码。

1、DDPM代码详细解读(1)：数据集准备、超参数设置、loss设计、关键参数计算

2、DDPM代码详细解读(2)：Unet结构、正向和逆向过程、IS和FID测试、EMA优化

3、DDPM代码详细解读(3)：图解模型各部分结构、用ConvNextBlock代替Resnet