[DL輪読会]Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks
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2017/4/28 Deep Learning JP: http://deeplearning.jp/seminar-2/
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[DL輪読会]Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks
- 1. Unpaired Image-to-Image Translation Using Adversarial Networks 2017/4/28担当 慶應義塾大学 河野 慎
- 2. 書誌情報 ▸2017年3月30日arXiv投稿 ▸Jun-Yan Zhu, Taesung Park, Phillip Isola, Alexei A.Efros ▸ UC Berkely ▸GoodfellowさんとかがTwitterで言ってた ▸ GAN大喜利の一つ ▸ CycleGAN ▸ 実装も公開（Pytorch）
- 3. 教師なしで画像の変換を行いたい ▸変換前と変換後の画像ペアがあれば上手く行く ▸ なかなかペアは手に入らないのが問題 ▸ Semantic Segmentation用のは種類も量も少ない ▸ 画風変換は画家のクセなどが複雑すぎてもっと難しい ▸ 物体変形はたくさんのアプリケーションがあるが， あまり良く定義されていない ▸教師なしで画像生成：GANの登場 ▸ ドメインXとYがあって，写像G: X -> Yを考える ▸ xと生成されたyが意味的に一致している保証はない ▸ Yを満たすyは無限にある Introduction かっこいい語りかけ
- 4. Cycle-Consistency Lossを導入したCycleGAN ▸2種類の写像G:X→YとF:Y→Xを考える ▸ まずは，普通のGANのadversarial lossを定義 ▸Xから生成されたYをもう一度X’に戻してもXに一致するようにする ▸ 一種のAutoencoderとみなすことができる ▸ 得られる表現が少し特殊 ▸ ドメインXから得られた表現＝ドメインY 提案手法 Forward Cycle Loss Backward Cycle Loss
- 6. CycleGANのアーキテクチャ ▸Generator ▸ 7x7,s1のConv(32)→3x3,s2のConv(64→128)→ ▸ 入力画像が128x128の場合：Resblock6個(3x3のConv(128)) ▸ 入力画像が256x256の場合：Resblock9個(3x3のConv(128)) ▸ 3x3, s1/2のFractional strides Conv(64→32)→7x7,s1のConv(3) ▸Discriminator ▸ 70x70のPatchGAN ▸ 4x4,s2のConv→BN→LeakyReLU(0.02) ▸ 64→128→256→512→最後画像サイズのフィルタの畳み込みを使う ▸λ=10，学習率は0.0002で100エポックごとに0に向かって縮小 提案手法
- 7. 定量的評価 ▸Pix2Pixと同じ指標を使う ▸ Amazon Mechanical Terk（AMT） ▸ 2枚の画像（うち1枚が本物，もう一枚は生成されたもの）のうち，本物を選ぶ ▸ FCNスコア ▸ 生成した写真画像をFCNが正しく認識できるか ▸ Semantic Segmentation指標 ▸ 生成したラベル画像の精度とIoU(Intersection-over-Union) ▸ boxに対して, 目的となる領域(ground truth box)がどれだけ含まれている 実験
- 8. ベースライン手法 ▸CoGAN ▸ 2種類のドメインを生成する2つのGを学習，最初の数レイヤーを共有 ▸ Xを生成する共有の表現を獲得して，それでYを生成する ▸Pixel loss + GAN ▸ Cycle-Consistencyの代わりにL1ノルムを追加，||X - Y||1 ▸Feature loss + GAN ▸ 画像のL1ロスではなく，FeatureのL1ロスを採用 ▸BiGAN ▸ ランダムノイズZからXを生成すると同時にF:X→Zを可能にする逆写像関数Fを学習する ▸ 同じ目的関数でX→Yを写像するものを学習させる ▸pix2pix ▸ 教師あり学習の結果を教師なし学習の上限として使う 定量的評価
- 12. 画風変換
- 13. 物体変形と季節変換
- 15. 写真のぼかし
- 17. 失敗例
- 18. まとめと感想 ▸色やテクスチャの変化を含む変換は成功している ▸一方で幾何学的な変換（犬→猫）などはあまりうまくいってない ▸ 今後改良していく余地あり ▸教師あり学習にはやはり及ばない ▸ 写真→ラベルタスクで，ツリー構造？の順序を変えて生成してしまう ▸ この曖昧さを解決するには，semantic supervisonか半教師あり学習がいいのではないか？ ▸生成されてる画像綺麗だなぁ．かわの． ▸ 特にヨセミテの季節変換に感動した