KOSMOS-G-图像文本结合控制生成

论文： 《Kosmos-G: Generating Images in Context with Multimodal Large Language Models》
github： https://github.com/microsoft/unilm/tree/master/kosmos-g

摘要

当前text-to-image、vision-language-to-image已经取得不错进展，但对于多张图输入仍有待探索。本文提出KOSMOS-G，使用多模态大语言模型（MLLM）能力处理上述挑战。通过文本模态作为anchor，将MLLM与CLIP输出空间对齐，通过组合引导指令进行调优模型。KOSMOS-G证明一种独特zero-shot多群体目标驱动生成能力；instruction微调不需要更改图像解码器，因此可无缝替换CLIP，容易与UNET技术相结合。KOSMOS-G尝试在图像生成中将图像看做一种语言输入。

引言

MLLM优势：
1、内在的视觉-语言对齐；
2、其结构支持视觉-语言交错输入，容纳多张图像；
本文贡献如下
1、使用文本模态作为anchor，将MLLM输出空间与CLIP对齐；
2、提出一种组合指令微调任务；
3、得分蒸馏技术使得KOSMOS-G可与UNet技术结合；

算法

KOSMOS-G结构如图2，训练过程分为三步：
1、多模态语言模型。在多模态语料库上，从头开始预训练MLLM。包括单模态数据，跨模态成对数据，交错的多模态数据；
2、图像解码对齐。在文本数据上训练AlignerNet，通过CLIP监督对齐KOSMOS-G输出空间与U-Net的输入空间；
3、Instruction微调。基于图文组合生成任务微调KOSMOS-G。

多模态语言建模

作者使用 < s >及< /s >表示序列的开始和结束，< image >及< /image >表示图像表征的开始和结束，使用vision Transformer处理输入图像，获得输入序列embedding后送入Transformer-based decoder，通过自回归方式从左到右处理序列，通过softmax输出每个token的可能性；

图像解码器对齐

通过KOSMOS-G替换SD中CLIP文本编码器，主要关注点在于解决KOSMOS-G与图像解码器之间不对齐问题，作者发现如果直接fientune 会导致轻微不对齐以及图像质量受损。
作者通过AlignerNet，包括编码器M，解码器N，学习对齐KOSMOS-G的源空间S及CLIP目标空间T，使用仅包含文本的caption C进行训练，该过程如图3a，损失函数如式5,6，


AlignerNet结构如图3b

微调instruction

图像作为一个外部语言用于图像生成，使用等式3中扩散损失进一步微调KOSMOS-G。

为了重构所需数据，首先对图像进行caption，然后从caption提取实体，从图像获得分割结果，如图4所示，

实验

如图5，KOSMOS-G展示惊艳的零样本生成结果；

表1左为与DreamBench量化比较结果，右为与MS-COCO结果比较；

表2表明end-to-end微调导致没能生成合理图片

图7为一些应用案例

结论

KOSMOS-G，使用视觉+语言作为输入用于生成高保真度图像。使用在instruction之前先进行对齐的预训练策略。