潜在矢量生成模型的潜在空间中数据点的不同编码可能会导致数据背后的不同解释因素的效率或多或少有效且分开的特征。最近，许多作品都致力于探索特定模型的潜在空间，主要集中在研究特征如何分离以及如何在可见空间中产生所需数据变化的轨迹变化。在这项工作中，我们解决了比较不同模型的潜在空间的更一般问题，寻找它们之间的转换。我们将调查局限于人脸数据歧管的熟悉且在很大程度上研究的生成模型案例。本文报道的令人惊讶的初步结果是（前提是（前提是模型尚未被教导或明确地想象以不同的方式采取行动）简单的线性映射足以从潜在空间传递到另一个信息，同时保留大多数信息。

在本文中，我们介绍了拆分变量自动编码器（SVAE）的概念，其输出$ \ hat {x} $作为加权sum $ \ sigma \ odot \ hat {x_1} +（1- \ sigma）两个生成图像的hat {x_2} $ $ \ hat {x_1}，\ hat {x_2} $和$ \ sigma $是{\ em lecarne}的构图图。组合图像$ \ hat {x_1}，\ hat {x_2} $以及$ \ sigma $ -map由模型自动合成。该网络经常进行训练，通常是变异自动编码器，训练和重建图像之间具有负loglikelihood的损失。 $ \ hat {x_1}，\ hat {x_2} $或$ \ sigma $，都不需要额外的损失。分解是非确定性的，但遵循两个主要方案，我们可以将大致分为\ say {stantactic}或\ say {smantic}。在第一种情况下，地图倾向于利用相邻像素之间的强相关性，将图像分为两个互补的高频子图像。在第二种情况下，地图通常集中在对象的轮廓上，以其内容的有趣变体分开图像，并具有更明显和独特的特征。在这种情况下，根据经验观察，$ \ hat {x_1} $和$ \ hat {x_2} $通常比$ \ hat {x {x更好）的fr \'echet Inception Inception Inception距离（fid）{x_1} $和$ \ hat {x_2} $通常更低} $，显然是前者的平均值。从某种意义上说，SVAE迫使变异自动编码器做出选择，与替代方案之间的固有趋势相反，其目的是最大程度地减少针对特定样本的重建损失。根据FID指标，我们的技术在MNIST，CIFAR10和CELEBA等典型数据集上进行了测试，使我们能够胜过所有以前所有以前的纯粹构造（不依赖归一化流）。

Our goal with this survey is to provide an overview of the state of the art deep learning technologies for face generation and editing. We will cover popular latest architectures and discuss key ideas that make them work, such as inversion, latent representation, loss functions, training procedures, editing methods, and cross domain style transfer. We particularly focus on GAN-based architectures that have culminated in the StyleGAN approaches, which allow generation of high-quality face images and offer rich interfaces for controllable semantics editing and preserving photo quality. We aim to provide an entry point into the field for readers that have basic knowledge about the field of deep learning and are looking for an accessible introduction and overview.

生成照片 - 现实图像，语义编辑和表示学习是高分辨率生成模型的许多潜在应用中的一些。最近在GAN的进展将它们建立为这些任务的绝佳选择。但是，由于它们不提供推理模型，因此使用GaN潜在空间无法在实际图像上完成诸如分类的图像编辑或下游任务。尽管培训了训练推理模型或设计了一种迭代方法来颠覆训练有素的发生器，但之前的方法是数据集（例如人类脸部图像）和架构（例如样式）。这些方法是非延伸到新型数据集或架构的。我们提出了一般框架，该框架是不可知的架构和数据集。我们的主要识别是，通过培训推断和生成模型在一起，我们允许它们彼此适应并收敛到更好的质量模型。我们的\ textbf {invang}，可逆GaN的简短，成功将真实图像嵌入到高质量的生成模型的潜在空间。这使我们能够执行图像修复，合并，插值和在线数据增强。我们展示了广泛的定性和定量实验。

扩散概率模型（DPMS）在竞争对手GANS的图像生成中取得了显着的质量。但与GAN不同，DPMS使用一组缺乏语义含义的一组潜在变量，并且不能作为其他任务的有用表示。本文探讨了使用DPMS进行表示学习的可能性，并寻求通过自动编码提取输入图像的有意义和可解码的表示。我们的主要思想是使用可学习的编码器来发现高级语义，以及DPM作为用于建模剩余随机变化的解码器。我们的方法可以将任何图像编码为两部分潜在的代码，其中第一部分是语义有意义和线性的，第二部分捕获随机细节，允许接近精确的重建。这种功能使当前箔基于GaN的方法的挑战性应用，例如实际图像上的属性操作。我们还表明，这两级编码可提高去噪效率，自然地涉及各种下游任务，包括几次射击条件采样。

The primary aim of single-image super-resolution is to construct a high-resolution (HR) image from a corresponding low-resolution (LR) input. In previous approaches, which have generally been supervised, the training objective typically measures a pixel-wise average distance between the super-resolved (SR) and HR images. Optimizing such metrics often leads to blurring, especially in high variance (detailed) regions. We propose an alternative formulation of the super-resolution problem based on creating realistic SR images that downscale correctly. We present a novel super-resolution algorithm addressing this problem, PULSE (Photo Upsampling via Latent Space Exploration), which generates high-resolution, realistic images at resolutions previously unseen in the literature. It accomplishes this in an entirely self-supervised fashion and is not confined to a specific degradation operator used during training, unlike previous methods (which require training on databases of LR-HR image pairs for supervised learning). Instead of starting with the LR image and slowly adding detail, PULSE traverses the high-resolution natural image manifold, searching for images that downscale to the original LR image. This is formalized through the "downscaling loss," which guides exploration through the latent space of a generative model. By leveraging properties of high-dimensional Gaussians, we restrict the search space to guarantee that our outputs are realistic. PULSE thereby generates super-resolved images that both are realistic and downscale correctly. We show extensive experimental results demonstrating the efficacy of our approach in the domain of face super-resolution (also known as face hallucination). We also present a discussion of the limitations and biases of the method as currently implemented with an accompanying model card with relevant metrics. Our method outperforms state-of-the-art methods in perceptual quality at higher resolutions and scale factors than previously pos-sible.

Generative adversarial networks (GANs) provide a way to learn deep representations without extensively annotated training data. They achieve this through deriving backpropagation signals through a competitive process involving a pair of networks. The representations that can be learned by GANs may be used in a variety of applications, including image synthesis, semantic image editing, style transfer, image super-resolution and classification. The aim of this review paper is to provide an overview of GANs for the signal processing community, drawing on familiar analogies and concepts where possible. In addition to identifying different methods for training and constructing GANs, we also point to remaining challenges in their theory and application.

与CNN的分类，分割或对象检测相比，生成网络的目标和方法根本不同。最初，它们不是作为图像分析工具，而是生成自然看起来的图像。已经提出了对抗性训练范式来稳定生成方法，并已被证明是非常成功的 - 尽管绝不是第一次尝试。本章对生成对抗网络（GAN）的动机进行了基本介绍，并通​​过抽象基本任务和工作机制并得出了早期实用方法的困难来追溯其成功的道路。将显示进行更稳定的训练方法，也将显示出不良收敛及其原因的典型迹象。尽管本章侧重于用于图像生成和图像分析的gan，但对抗性训练范式本身并非特定于图像，并且在图像分析中也概括了任务。在将GAN与最近进入场景的进一步生成建模方法进行对比之前，将闻名图像语义分割和异常检测的架构示例。这将允许对限制的上下文化观点，但也可以对gans有好处。

由于简单但有效的训练机制和出色的图像产生质量，生成的对抗网络（GAN）引起了极大的关注。具有生成照片现实的高分辨率（例如$ 1024 \ times1024 $）的能力，最近的GAN模型已大大缩小了生成的图像与真实图像之间的差距。因此，许多最近的作品表明，通过利用良好的潜在空间和博学的gan先验来利用预先训练的GAN模型的新兴兴趣。在本文中，我们简要回顾了从三个方面利用预先培训的大规模GAN模型的最新进展，即1）大规模生成对抗网络的培训，2）探索和理解预训练的GAN模型，以及预先培训的GAN模型，以及3）利用这些模型进行后续任务，例如图像恢复和编辑。有关相关方法和存储库的更多信息，请访问https://github.com/csmliu/pretretaining-gans。

神经网络在许多科学学科中发挥着越来越大的作用，包括物理学。变形AutoEncoders（VAE）是能够表示在低维潜空间中的高维数据的基本信息，该神经网络具有概率解释。特别是所谓的编码器网络，VAE的第一部分，其将其输入到潜伏空间中的位置，另外在该位置的方差方面提供不确定性信息。在这项工作中，介绍了对AutoEncoder架构的扩展，渔民。在该架构中，借助于Fisher信息度量，不使用编码器中的附加信息信道生成潜在空间不确定性，而是从解码器导出。这种架构具有来自理论观点的优点，因为它提供了从模型的直接不确定性量化，并且还考虑不确定的交叉相关。我们可以通过实验表明，渔民生产比可比较的VAE更准确的数据重建，并且其学习性能也明显较好地缩放了潜伏空间尺寸的数量。

在这项工作中，我们为生成自动编码器的变异培训提供了确切的可能性替代方法。我们表明，可以使用可逆层来构建VAE风格的自动编码器，该层提供了可拖动的精确可能性，而无需任何正则化项。这是在选择编码器，解码器和先前体系结构的全部自由的同时实现的，这使我们的方法成为培训现有VAE和VAE风格模型的替换。我们将结果模型称为流中的自动编码器（AEF），因为编码器，解码器和先验被定义为整体可逆体系结构的单个层。我们表明，在对数可能，样本质量和降低性能的方面，该方法的性能比结构上等效的VAE高得多。从广义上讲，这项工作的主要野心是在共同的可逆性和确切的最大可能性的共同框架下缩小正常化流量和自动编码器文献之间的差距。

反事实可以以人类的可解释方式解释神经网络的分类决策。我们提出了一种简单但有效的方法来产生这种反事实。更具体地说，我们执行合适的差异坐标转换，然后在这些坐标中执行梯度上升，以查找反事实，这些反事实是由置信度良好的指定目标类别分类的。我们提出了两种方法来利用生成模型来构建完全或大约差异的合适坐标系。我们使用Riemannian差异几何形状分析了生成过程，并使用各种定性和定量测量方法验证了生成的反事实质量。

对机器学习和创造力领域的兴趣越来越大。这项调查概述了计算创造力理论，关键机器学习技术（包括生成深度学习）和相应的自动评估方法的历史和现状。在对该领域的主要贡献进行了批判性讨论之后，我们概述了当前的研究挑战和该领域的新兴机会。

这是一门专门针对STEM学生开发的介绍性机器学习课程。我们的目标是为有兴趣的读者提供基础知识，以在自己的项目中使用机器学习，并将自己熟悉术语作为进一步阅读相关文献的基础。在这些讲义中，我们讨论受监督，无监督和强化学习。注释从没有神经网络的机器学习方法的说明开始，例如原理分析，T-SNE，聚类以及线性回归和线性分类器。我们继续介绍基本和先进的神经网络结构，例如密集的进料和常规神经网络，经常性的神经网络，受限的玻尔兹曼机器，（变性）自动编码器，生成的对抗性网络。讨论了潜在空间表示的解释性问题，并使用梦和对抗性攻击的例子。最后一部分致力于加强学习，我们在其中介绍了价值功能和政策学习的基本概念。

Recent 3D-aware GANs rely on volumetric rendering techniques to disentangle the pose and appearance of objects, de facto generating entire 3D volumes rather than single-view 2D images from a latent code. Complex image editing tasks can be performed in standard 2D-based GANs (e.g., StyleGAN models) as manipulation of latent dimensions. However, to the best of our knowledge, similar properties have only been partially explored for 3D-aware GAN models. This work aims to fill this gap by showing the limitations of existing methods and proposing LatentSwap3D, a model-agnostic approach designed to enable attribute editing in the latent space of pre-trained 3D-aware GANs. We first identify the most relevant dimensions in the latent space of the model controlling the targeted attribute by relying on the feature importance ranking of a random forest classifier. Then, to apply the transformation, we swap the top-K most relevant latent dimensions of the image being edited with an image exhibiting the desired attribute. Despite its simplicity, LatentSwap3D provides remarkable semantic edits in a disentangled manner and outperforms alternative approaches both qualitatively and quantitatively. We demonstrate our semantic edit approach on various 3D-aware generative models such as pi-GAN, GIRAFFE, StyleSDF, MVCGAN, EG3D and VolumeGAN, and on diverse datasets, such as FFHQ, AFHQ, Cats, MetFaces, and CompCars. The project page can be found: \url{https://enisimsar.github.io/latentswap3d/}.

在没有监督信号的情况下学习简洁的数据表示是机器学习的基本挑战。实现此目标的一种突出方法是基于可能性的模型，例如变异自动编码器（VAE），以基于元元素来学习潜在表示，这是对下游任务有益的一般前提（例如，disentanglement）。但是，这种方法通常偏离原始的可能性体系结构，以应用引入的元优势，从而导致他们的培训不良变化。在本文中，我们提出了一种新颖的表示学习方法，Gromov-Wasserstein自动编码器（GWAE），该方法与潜在和数据分布直接匹配。 GWAE模型不是基于可能性的目标，而是通过最小化Gromov-Wasserstein（GW）度量的训练优化。 GW度量测量了在无与伦比的空间上支持的分布之间的面向结构的差异，例如具有不同的维度。通过限制可训练的先验的家庭，我们可以介绍元主题来控制下游任务的潜在表示。与现有基于VAE的方法的经验比较表明，GWAE模型可以通过更改先前的家族而无需进一步修改GW目标来基于元家庭学习表示。

已经提出了几种用于在预训练的GANS的潜在空间中发现可解释方向的方法。由于不使用预先训练的属性分类器，无监督方法发现的潜在语义比监督方法相对不诚实。我们提出了使用自我监督培训的规模排名估算器（SRE）。SRE在现有无监督的解剖技术获得的方向上增强了解剖学。这些方向被更新以保留潜伏空间中每个方向内的变化的排序。对发现的方向的定性和定量评估表明，我们的提出方法显着改善了各种数据集中的解剖。我们还表明学习的SRE可用于执行基于属性的图像检索任务，而无需进一步培训。

现代生成型号在包括图像或文本生成和化学分子建模的各种任务中获得优异的品质。然而，现有方法往往缺乏通过所要求的属性产生实例的基本能力，例如照片中的人的年龄或产生的分子的重量。包含此类额外的调节因子将需要重建整个架构并从头开始优化参数。此外，难以解除选定的属性，以便仅在将其他属性中执行不变的同时执行编辑。为了克服这些限制，我们提出插件（插件生成网络），这是一种简单而有效的生成技术，可以用作预先训练的生成模型的插件。我们的方法背后的想法是使用基于流的模块将纠缠潜在的潜在表示转换为多维空间，其中每个属性的值被建模为独立的一维分布。因此，插件可以生成具有所需属性的新样本，以及操作现有示例的标记属性。由于潜在代表的解散，我们甚至能够在数据集中的稀有或看不见的属性组合生成样本，例如具有灰色头发的年轻人，有妆容的男性或胡须的女性。我们将插入与GaN和VAE模型组合并将其应用于图像和化学分子建模的条件生成和操纵。实验表明，插件保留了骨干型号的质量，同时添加控制标记属性值的能力。

We present an autoencoder that leverages learned representations to better measure similarities in data space. By combining a variational autoencoder with a generative adversarial network we can use learned feature representations in the GAN discriminator as basis for the VAE reconstruction objective. Thereby, we replace element-wise errors with feature-wise errors to better capture the data distribution while offering invariance towards e.g. translation. We apply our method to images of faces and show that it outperforms VAEs with element-wise similarity measures in terms of visual fidelity. Moreover, we show that the method learns an embedding in which high-level abstract visual features (e.g. wearing glasses) can be modified using simple arithmetic.