《StackGAN: Text to Photo-realistic Image Synthesis with Stacked GAN》论文笔记

出处：arxiv 2016 尚未出版

Motivation

根据文字描述来合成相片级真实感的图片是一项极具挑战性的任务。现有的生成手段，往往只能合成大体的目标，而丢失了生动的细节信息。StackGAN分两步来完成生成目标：Stage-I从文字中生成低分辨率的大体框架和基本色彩，Stage-II以文字和Stage-I中生成的基本框架图为输入，生成高分辨率的具体细节。运用StackGAN可以生成当前state_of_art的256*256分辨率的文字转换图像。训练数据集采用了CUB and Oxford-102。

Introduction

现有工作中，[20][22]可以利用GAN根据文字描述生成低分辨率64*64的图片。为了克服这一困难，作者描述了StackGAN怎样将任务分解为两步来达到目标。

Model

Stage-I GAN

对G来说，输入的文字描述被一个训练好的非线性转换器（nonlinearly transformed）Encoder $\phi$转化为隐变量（text-embeding），通常来说，该隐变量的维度相当高，通常大于100维，在G学习时对连续性有影响。因此作者提出一种扩张机制（augmentation），来为G产生更多的条件变量。作者构建一个特殊的高斯分布，从中进行随机采样，The proposed formulation encourages robustness to small perturbations along the conditioning manifold, and
thus yields more training pairs given a small number of image-text pairs。并且在训练过程中，作者使用KL距离

作为正则项来增强流型的平滑性同时避免overfitting。

损失函数：

stage-II GAN:

把前一阶段生成的低分辨率图像和文字描述作为输入，模型致力于弥补上阶段丢失的细节信息

损失函数：

其中$S_0$是上阶段生成的低分辨率图，随机变量Z没有出现在这个一生成阶段中。两个阶段都共享了训练好的词向量encoder，但是后面接的连接层不同，产生的平均数和方差数不同，因此能比1阶段生成更详细的信息（这段转得很生硬，我也不懂为什么这样就能产生更丰富的信息）。

其他：

数据集：CUB and Oxford-102采用了【21】提供的标签，每张图片提供10个标注

评估指标：使用了【26】推荐的Inception score 来评价生成质量

其中，x是生成的样本，y是label predicted by the Inception model【28】

不足之处：个人认为没有对多目标生成进行研究，这方面如果有所突破将会是篇好的paper。

pytoch 源码地址：https://github.com/hanzhanggit/StackGAN

后续论文：

　　　　  StackGAN++: Realistic Image Synthesis with Stacked Generative Adversarial Networks

AttnGAN: Fine-Grained Text to Image Generation with Attentional Generative Adversarial Networks

[20] S. Reed, Z. Akata, S. Mohan, S. Tenka, B. Schiele, and
H. Lee. Learning what and where to draw. In NIPS, 2016. 1,
2, 3, 5, 6, 7

[21]S. Reed, Z. Akata, B. Schiele, and H. Lee. Learning deep
representations of fine-grained visual descriptions. In CVPR,
2016.

[22] S. Reed, Z. Akata, X. Yan, L. Logeswaran, B. Schiele, and
H. Lee. Generative adversarial text-to-image synthesis. In
ICML, 2016. 1, 2, 3, 5, 6, 7

[26] T. Salimans, I. J. Goodfellow, W. Zaremba, V. Cheung,
A. Radford, and X. Chen. Improved techniques for training
gans. In NIPS, 2016. 2, 5

[28] C. Szegedy, V. Vanhoucke, S. Ioffe, J. Shlens, and Z. Wojna.
Rethinking the inception architecture for computer vision. In
CVPR, 2016. 5