VQGAN图像生成（离散化加对抗训练）

本文根据2021年6月的《Taming Transformers for High-Resolution Image Synthesis》翻译总结的。Taming是驯化的意思。从标题可以看到有效了利用了transformer。

我们显示了1）如何使用CNN学习了一个图像成分的语义丰富的词汇表,这部分也就是VQGAN；2）利用transformer在高分辨率图像中有效地对其组成（VQGAN压缩过的图片码书表示）进行建模。

整体模型也就如下图，包括两部分，VQGAN和transformer。VQGAN先进行图片的压缩，然后输入到transformer。VQGAN算是VQVAE的升级吧，使用了离散化VQ，也使用了对抗式训练GAN。

代替用像素表示图片，我们用码书（codebook）中的感知的丰富图片成分来表示。这样我们可以有效减少构成的长度，从而可以方便使用transformer。

然后图像通过解码器G重构恢复，如下式：

上面公式3的反向传输时不可微分。不过我们可以将解码器梯度直接复制到编码器，这样整个模型和码书就可以端到端训练了，损失函数如下：

VQGAN是VQVAE的变体，使用识别器D和感知损失，在增加压缩率下保持好的感知质量。损失函数如下：

完整的损失函数如下：

接着使用自回归模型，通过索引为i之前的序列预测索引i。即如下式：

我们可以直接最大化log-likelihood。

就多加了条件c，改为下式：

使用了滑窗注意力，如下图

使用码书长度|Z|=1024.

如下表，在人脸合成上，VQGAN效果好。

VQGAN和VQGAE、DALL-E（也是基于VAE的）相比，在imageNet数据上，效果也较好。

下图，更加直观的比较了VQGAN和VQGAE，VQGAE效果模糊，而VQGAN更逼真。