Latent Diffusion Model without Variational Autoencoder

Многие знают о RAE — хайпанувшем недавно методе, суть которого в обучении латентной диффузии на латентах семантического энкодера (например, DINO) вместо VAE. Эта работа — параллельная попытка сделать примерно то же самое, но с некоторыми отличиями. Например, авторы предлагают схему end-to-end-обучения, которая частично решает основную проблему RAE: большее количество структурных артефактов и дефектов генерации.

Было интересно узнать у автора, что группа продолжает работать над этим направлением и планирует выпустить работу в модной нынче теме пиксельной диффузии, только теперь уже используя DINO-фичи для регуляризации латентного пространства. Это, в свою очередь, напоминает REPA.

В целом, область как будто сходится к тому, что семантическую информацию для генерации использовать нужно, но простой и элегантный способ её утилизации ещё предстоит придумать.

Расспросил авторов ❣ Сергей Кастрюлин

#YaICLR26

CV Time

TwinFlow: Realizing One-step Generation on Large Models with Self-adversarial Flows

Авторы презентуют метод пошаговой дистилляции диффузионных моделей, который работает без вспомогательных моделей, в отличие от общепринятых техник вроде consistency models, ADD и DMD2.

Конкретно предлагают отразить временную ось относительно нуля — в результате диффузионный процесс происходит на интервале [-1, 1]. Причём участку [-1, 0] соответствует путь из шума в данные, сгенерированные самой моделью — «фейковые данные».

Задача модели в процессе оптимизации — минимизировать разницу между скоростями для «фейковых» (при отрицательных временах) и реальных (при положительных временах) данных. В точке оптимума обе скорости совпадают.

Итоговый лосс — сумма функции потерь из RCGM (некоторого обобщения MeanFlow для многошаговой генерации) и матчинга распределений для «фейковых» и реальных данных.

Полученный метод достигает хорошего качества почти без просадки по сравнению с базовой Qwen-Image и на одном уровне с Qwen-Image-Lightning. При этом сам фреймворк проще, и ожидается, что он меньше просаживает разнообразие.

Интересное заметил ❣ Денис Кузнеделев

#YaICLR26

CV Time

ECHO: Constantly Improving Image Models Need Constantly Improving Benchmarks

Авторы из Беркли презентуют бенчмарк ECHO для генерации и редактирования изображений. Главная цель — сблизить академическую и индустриальную разработку новых генеративных моделей.

Наиболее известные бенчмарки в этой области (ImgEdit, GEdit, GenEval) имеют достаточно простые промпты и отражают сценарии использования моделей, которые на самом деле не интересны пользователям.

Основная причина в том, что академические группы, предлагающие бенчмарки, составляют наборы семплов, исходя из своих априорных соображений о том, какие навыки генерации и редактирования важны.

Авторы ECHO провели большую работу по сбору реальных сценариев использования моделей, опубликованных в соцсетях. Они собрали, очистили и систематизировали десятки тысяч запросов и ответов в открытые и проприетарные модели, чтобы получить аналитический датасет размером 30 тысяч семплов и бенчмарк размером 1,5 тысячи семплов.

После сбора семплов важно определиться с метриками, которые будут замеряться. Для этого авторы пошли тем же путём: с помощью лингвистического анализа выделили основные критерии качества, обсуждавшиеся пользователями в контексте использования моделей. Так, например, среди метрик появился цветовой сдвиг — характерная черта генераций GPT-Image, которая также в разной степени присутствует и у некоторых других моделей. В работе предлагаются и более традиционные критерии оценки, например, сохранение черт исходного изображения.

Интересно было узнать у автора о его направлении исследований. Работу презентовал лид проекта — человек, искренне верящий в то, что науку двигают датасеты и бенчмарки, с чем трудно не согласиться. Его стремление сделать системный подход к замерам и разобраться в том, чего именно мы хотим от моделей нового поколения, внушает искреннее уважение. Будем ждать его новую статью о замерах качества генерации длинных видео на ближайшей NeurIPS.

Расспросил авторов ❣ Сергей Кастрюлин

#YaICLR26

CV Time

SAM 3: Segment Anything with Concepts

Сегодня разберём статью, посвященную сегментации изображений по промптам. Кроме самого подхода к сегментации, авторы описывают сбор данных и добавление фичей, который не было в SAM 2.

Главные преимущества новой модели:
- задачи сегментации и детекции решаются сильно ближе к нашим ожиданиям,
- более сложные маски стали заметно точнее.

Дальше подробнее о том, какие задачи имеются в виду.

1) Promptable Visual Segmentation (PVS). Промпт бывает нескольких видов:

- Геометрический — когда вы даёте точку на картинке и говорите: «Сегментируй объект в этой точке». Позволяет в интерактивном режиме точно и красиво определять маски. Другой вид геометрического промпта — бокс с указанием: «Вот тут какой-то объект, сегментируй его».

- Текстовый — например: «Сегментируй кошку на картинке».

- Визуальный — подаётся запрос: «Вот тебе картинка, обведи кошку», и модель должна выделить всех кошек на изображении. То есть можно передать ей сколько угодно изображений и получить сегментационную маску по этим референсам. В SAM 3 на эту задачу обращают особое внимание.

2) Promptable Concept Segmentation (PСS). Тут предлагают задавать более сложные запросы. Такие концепты в работе называют short noun phrase. Пишут, что PCS позволяет визуальным агентам лучше понимать изображение.

Всего этого авторы добиваются при помощи хитрых изменений SAM 2. Основные из них — введение concept detector (DETR-based) и object presence head, отвечающего за присутствие объекта на картинке.

Для обработки визуальных запросов берут картиночный энкодер, хорошо заалайненный с текстовым. Если в промпте есть картинка с боксом, её эмбедят при помощи этого энкодера (exemplar encoder). Для обработки текстов считаются text features. Все входы передаются в трансформер, а потом — в pixel decoder, который выдаёт маски, как в MaskFormer.

Самое интересное — presence token. Это отдельный обучаемый токен, который отвечает за то, есть ли объект на картинке. Дальше по DETR-логике: есть queries, из них декодируются маски с аттеншном на мультимодальные фичи, но их score дополнительно умножается на score presence token. И если объекта нет, то и score у всех масок становится близким к нулю, и они отбрасываются.

Как обычно, в такой задаче очень многое зависит от данных.

Авторы собирают пайплайн, в котором есть media pool (много картинок) и ontology (граф концептов из Wikipedia). Для каждой картинки добавляют концепты.

Сначала берут SAM 2 и open-world-детекторы, вроде OWL или YOLO-World. Этому пайплайну скармливают немного картинок, просят задетектить и затем найти все объекты. Так получают первый набор для датасета — несколько миллионов семплов. Дальше его рефайнят руками.

Затем берут media pool с концептами и обогащают извлечённые концепты. Предсказывают маски и отдают их разметчикам (людям и моделям). Если что-то не так, люди корректируют маски, причём обычно управляя изменениями при помощи SAM 2 (в качестве промпта используя точки). И снова тот же цикл: шаг обучения, шаг пересборки и обогащения.

AI-верифаеры решают две задачи:
- Mask Verification — корректна ли маска;
- Exhaustivity Verification — все ли объекты по промпту найдены.

Это важно, потому что VLM используется в дискриминативном режиме, то есть она просто говорит «ок / не ок». Также в процессе VLM дообучают на ответах людей-разметчиков.

Видео добавляют только на финальном этапе, после того как обучили несколько версий SAM и нормальный верификатор.

В итоге такой пайплайн ускоряет сбор датасета примерно в два раза.

На LVIS — стандартном бенчмарке по детекции — качество выросло почти на 10%, что очень много.

На H200 GPU модель выдает 30 миллисекунд, при небольшом размере: где-то 1–1,5 млрд параметров. Кажется, что для модели такого размера можно было бы взять L40, но кто мы такие, чтобы мешать выпендриваться?

Статья интересна тем, что в ней сочетается множество трюков из разных областей компьютерного зрения: от DETR-архитектур до VLM. Каждый, кто занимался детекцией и сегментацией, найдёт для себя что-то любопытное.

Разбор подготовил ❣ Илларион Дмитриев
CV Time

BitDance: Scaling Autoregressive Generative Models with Binary Tokens [1/3]

Сегодня разбираем статью на тему авторегрессионной генерации изображений. Исследования в этой области интересны с точки зрения практики: было бы здорово иметь мультимодальную модель на базе LLM, которая могла бы одновременно понимать тексты с картинками и генерировать семплы обеих модальностей.

За последний год ресерчеры из ByteDance подходили к этой задаче с разных сторон. В этот раз они попытались разработать produciton-scale t2i-модель, которая бы продуцировала картинки тем же образом, что и текст, а именно — авторегрессионно. Такой единообразный подход максимально удобен как во время обучения, так и на инференсе. Попробуем разобраться в особенностях модели BitDance и понять, действительно ли предложенная архитектура подходит для мультимодальной генерации.

Сначала в статье перечисляют проблемы AR-подходов в t2i-генерации, и основной называют дизайн картиночного токенизатора. В распространённых в сообществе VQ-VAE типа Cosmos картинки дискретизируются в кодбук на десятки тысяч токенов. Для изображений с их непрерывной структурой этого мало, поэтому реконструкция получается плохая.

Логично попробовать увеличить размер кодбука. Но при стандартном обучении возникает проблема codebook collapse: модель из-за особенностей оптимизационного процесса за время тренировки обучается использовать лишь небольшую часть токенов.

Побороть неприятный оптимизационный эффект помогает приём lookup-free-квантизации, предложенный в MAGVIT-v2. Вместо обучаемого кодбука используют неявный бинарный: каждый «пиксель» непрерывного выхода энкодера VAE просто поканально отображается в свой знак. Таким образом каждая spatial-координата латента может быть закодирована бинарным вектором размера D, где D — число каналов латента, то есть размерность кодбука становится равной 2^D. За счёт увеличения числа каналов D потенциально можно «раздувать» кодбук до огромных размеров и предположительно решить проблему качества реконструкций.

Однако при подсчёте энтропийного лосса на обучении VQ-VAE для элемента х приходится вычислять попарные расстояния с каждым элементом кодбука, что с ростом D делает такое обучение вычислительно невозможным. В решении этой проблемы авторы ссылаются на метод из своей прошлой статьи WeTok. Предлагается разбить каналы полученного латента на К непересекающихся групп, считать кросс-энтропийный лосс в рамках каждой группы независимо и затем суммировать.

В конце концов, этот набор трюков для обучения VQ-VAE позволяет масштабировать размеры кодбука вплоть до 2^256. И это положительно отражается на метриках реконструкций: для некторых вариантов бинарного токенизатора предложенной архитектруы получается добиться качества реконструкций по метрикам, сравнимого с непрерывным SDXL-VAE.

Но тут появляется другая проблема, о которой мы расскажем во второй части разбора.

Разбор подготовил ❣ Валерий Старцев
CV Time

BitDance: Scaling Autoregressive Generative Models with Binary Tokens [2/3]

Продолжаем разбирать работу ByteDance на тему авторегрессионной генерации изображений. В первой части рассказали, как авторы пытались увеличить размер кодбука и боролись с «коллапсом» с помощью lookup-free-квантизации.

Однако полечив одно, неизбежно столкнулись с другой проблемой: в авторегрессионных языковых моделях для предсказания очередного токена используют линейную классификационную голову, выходная размерность которой равна размеру словаря токенизатора. Чтобы применить такой способ к генерации картиночного токена, где размер кодбука VQ-VAE равен 2^D, нужно хранить в памяти матрицу размера h x 2^D, где h — размерность скрытого слоя трансформерного бэкбона. Для сколь-нибудь больших D и h порядка 10^3 это будет приводить к OOM.

Можно попробовать предположить независимость каждого из D каналов бинарного токена, как было сделано в Infinity — одной из прошлых работ ByteDance по авторегрессионной генерации. Это снизит рост матрицы головы с экспоненциального до линейного: теперь нам потребуется матрица размера h x 2D. Однако при таком предположении качество картиночной генерации заметно падает.

Именно в этом месте исследователям на помощь приходит диффузия. Для предсказания D-мерного бинарного токена (он же — вершина D-мерного куба) предлагают выучить отображение распределения гауссовского шума в вершины D-мерного куба при условии эмбеддинга z, для которого мы и предсказываем бинарный токен. Дизайн денойзера в статье особо не обсуждается и не проверяется: берут «небольшой» трансформер и обучают его по замшумлённому токену x_t, времени t и эмбеддингу z предсказывать x. Причём диффузионный лосс считают во flow-matching-формате, то есть предсказание сети перепараметризовывается в предсказание скорости. После финального шага диффузии от предсказания берётся знак. По сравнению с диффузией на стандартных VAE-латентах, значения которых никак не ограничены, такая жёсткая схема помогает избежать накопления ошибки, которое происходит как в самой диффузии, так и в итеративном авторегрессионном процессе, а также приводит к более быстрой сходимости обучения.

Наконец, авторы пытаются выжать максимум из предсказания картиночных токенов, переходя от потокенной генерации к параллельной генерации патчей из PxP токенов. Во-первых, это ускоряет процесс: предсказывать диффузией сразу целый патч оказывается эффективнее, чем генерировать токены по одному. Во-вторых, это лучше соответствует локальной структуре изображения. Во время генерации патча эмбеддингов LLM-бэкбон использует bidirectional-маску в аттеншне-механизме, тогда как для текстовых токенов остается каузальная. Это положительно влияет на качество генерации.

Так авторегрессия сохраняется на уровне патчей, а внутри патча используется диффузионная генерация.

В экспериментах авторы показывают, что увеличение размера кодбука действительно улучшает реконструкцию. При этом наши тесты показывают, что метрики не совсем честно отражают визуальное качество. Хотя по сравнению с другими дискретными токенизаторами реконструкции выглядят неплохо, особенно на высоких разрешениях.

В последней части разбора посмотрим на результаты масштабирования архитектуры в t2i-сетапе генерации и обсудим аблейшены, проведённые авторами.

Разбор подготовил ❣ Валерий Старцев
CV Time

Делимся интересным рассказом об эволюции Поиска по архивам — от классического OCR-пайплайна к системе, которая умеет извлекать структуру документов и понимать связи между людьми.

В посте кратко рассказываем, как команда проекта решала KIE-задачу, зачем понадобилась VLM-модель поверх OCR и почему пришлось перейти от строкового распознавания к блочному⬇️