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初探Stable Diffusion:开启AI图像生成的新纪元

初探Stable Diffusion(SD)

Stable Diffusion是由CompVis(慕尼黑大学)与Runway ML合作开发,并由Stability AI开源发布与维护的创新图像生成技术。

  • 首次发布:2022年8月,Stability AI发布了Stable Diffusion 1.4版本。
  • 持续更新:后续版本如1.5、2.x以及SDXL也在其主导下推出。

Stable Diffusion基于**潜在扩散模型(Latent Diffusion Models, LDMs)**实现,是一种支持文本到图像生成(Txt2Img)的模型。

相关学术研究包括:

  • 《High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models》(LDMs – CVPR2022)

#1. SD网络结构组成

Stable Diffusion的网络结构由以下三部分组成:

组件 作用 是否可微调
Text Encoder 将文本提示词(Prompt)编码为语义向量 通常冻结(CLIP 固定)
VAE(变分自编码器) 图像与潜空间(Latent Space)的相互转换 可微调(如优化色彩)
U-Net 在潜空间中迭代去噪,生成高质量潜变量 主要训练部分
调度器(Scheduler) 控制去噪过程的步数和噪声策略(如 DDPM、DPM++) 可替换,无需训练
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Text Prompt
Text Encoder
Text Embeddings
Random Noise
U-Net
Denoised Latents
VAE Decoder
Final Image

#2. 图像尺寸对SD模型的影响

SD1.5在512×512尺寸的图像上进行预训练,因此建议微调训练时也使用该尺寸。不同尺寸的输入可能导致以下问题:

  • 细节丢失:使用较小尺寸(如256×256)训练时。
  • 结构畸形:使用较大尺寸(如1024×1024)训练时,因为模型未系统学习过更高分辨率的特征。

图.基于SD1.5生成的图像


#3. 预训练数据集

1️⃣核心数据集:LAION-5B
属性 描述
数据规模 58.5 亿条图文对(图像+文本描述)
数据来源 从公开网页爬取(Common Crawl),经过滤后保留高质量样本
内容覆盖 多语言、多领域(艺术、照片、插画、图表等)
分辨率 大部分图像≥512×512,部分≥1024×1024
过滤条件 使用CLIP模型筛选图文相关性(相似度≥0.28)和NSFW内容
2️⃣关键数据子集

(1) LAION-2B-en

  • 语言:英语文本描述
  • 用途:SD1.5 主要训练集,覆盖广泛视觉概念

(2) LAION-Aesthetics

  • 筛选标准:人工标注美学评分≥6.0(满分10)
  • 作用:提升生成图像的视觉质量

(3) LAION-NSFW

  • 内容:明确标记的成人内容
  • 处理:SD1.5 训练时已移除,但可能残留部分隐式特征

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