文章來源：新智元

圖片來源：由無界AI生成

幾天前，庫克在蘋果電話會上證實，「今年晚些時候會發布生成式AI」。

ChatGPT掀起全球熱潮之後，蘋果也在悄悄發力AI，曾曝出的大模型框架Ajax、AppleGPT等AI工具讓業界充滿了期待。

6月舉辦的WWDC上，這家曾霸佔全球市值第一公司，將會宣布各種AI能力整合到iOS 18、iPadOS 18等軟件產品中。

而在此之前，你在iPhone可以搶先用上AI超能力了！

隨意拍攝一張餐桌圖，然後說一句「在餐桌上添加一份披薩」。披薩瞬間就出現在桌子上了。

此外，你還可以隨意選一張圖，可以讓圖片中哭臉變成笑臉、照片提亮、移除背景人物，甚至可以將綠植景色更換成海洋。

這些魔法實現，只需你動動嘴，立刻完成P圖。

這項神奇的技術背後是由一個基於自然語言修改圖片的新模型——MGIE加持，由UCSB和蘋果全華人團隊共同完成。

具體就是，通過多模態模型，去引導圖像進行編輯。

論文地址：https://arxiv.org/pdf/2309.17102.pdf

從上面例子中看的出，MGIE最大的特點便是，用簡短的話，就能實現出色的圖像編輯能力。

目前，這篇論文已被ICLR 2024錄用為spotlight，並且在今天正式開源。

所有人都可以上線試玩。

地址：http://128.111.41.13:7122/

MLLM理解，擴散模型生成

文本引導的圖像編輯，在近來的研究中逐漸得到了普及。

因其對真實圖像進行建模擁有的強大能力，擴散模型也被用於圖像編輯。

大模型在各種語言任務中，包括機器翻譯、文本摘要和問答，展現出強大的能力。LLM通過從大規模語料庫中學習，包含潛在的視覺知識和創造力，可以協助各種視覺和語言任務。

另外，多模態大模型（MLLM）可以自然地將圖片作為輸入，在提供視覺感知響應，以及充當多模態助手展現出強大的能力。

受MLLM的啟發，研究人員將其合併以解決指令引導不足的問題，並引入MLLM引導圖像編輯（MGIE）。

如圖2所示，MGIE由MLLM和擴散模型組成。MLLM學習導出簡潔的表達指令，並提供明確的視覺相關指導。

通過端到端訓練，擴散模型會聯合更新，並利用預期目標的潛在想象力執行圖像編輯。

具體來說，通過給定的指令X將輸入圖像V，編輯為目標圖像Ο。為了處理不精確的指令，MGIE包含MLLM並學習導出明確而簡潔的表達指令Σ。

為了橋接語言和視覺的模態，研究人員在Σ之後添加特殊的 [IMG] token，並採用編輯頭T對其進行轉換。

它們將指導擴散模型F實現預期的編輯目標。然後，MGIE能夠通過視覺相關感知來理解模糊命令，以進行合理的圖像編輯。

這樣，MGIE就能從固有的視覺推導中獲益，並解決模糊的人類指令，從而實現合理的編輯。

比如，下圖中在沒有額外的語境情況下，很難捕捉到「健康」的含義。

而MGIE模型可以將「蔬菜配料」與披薩精確地聯繫起來，並按照期望進行相關編輯。

即便用蒙版遮住人臉，MGIE也能準確理解背景中的女人並移除。

照片提亮，也做的很出色。

圖片中，MGIE在具體某塊區域的精準編輯。

實驗結果

為了學習基於指令的圖像編輯，研究中採用了IPr2Pr作為預訓練數據集。

它包含 1M CLIP過濾數據，其中指令由GPT-3提取，圖像由Prompt-to-Prompt合成。

為了進行全面評估，研究人員考慮了編輯的各個方面，包括EVR、GIER、MA5k、MagicBrush，並發現MGIE可進行Photoshop風格的修改、全局照片優化和局部對象修改。

基線

研究人員將InsPix2Pix作為基線，它建立在CLIP文本編碼器上，具有用於基於指令的圖像編輯的擴散模型。

另外，還考慮了類似的LLM引導圖像編輯（LGIE）模型，其中採用LLaMA-7B來表達來自僅指令輸入但沒有視覺感知的表達指令Σ。

實施細節

MLLM 和擴散模型￡從LLaVA-7B和 StableDiffusion-v1.5初始化，並共同更新圖像編輯任務。請注意，MLLM中只有詞嵌入和LM head是可訓練的。

按照GILL的方法，研究人員使用N =8個視覺token。編輯頭T是一個4層的Transformer，它將語言特徵轉化為編輯指導。我們採用批大小為128的AdamW來優化 MGIE。

MLLM和￡的學習率分別為5e-4和1e-4。所有實驗均在PyTorch中在8個A100 GPU上進行。

定量結果

表一显示了零樣本編輯結果，其中模型僅在IPr2Pr上進行訓練。

對於涉及Photoshop風格修改的EVR和GIER，表達性指令可以揭示具體目標，而簡短但模糊的命令去無法讓編輯更接近意圖。

對於MA5k上的全局照片優化，由於相關訓練三元組的稀缺，InsPix2Pix很難處理。

LGIE和MGIE雖然是同一來源的訓練，但可以通過LLM的學習提供詳細的解釋，但LGIE仍然局限於其單一的模式。

通過訪問圖像，MGIE可以得出明確的指令，例如哪些區域應該變亮，或哪些對象更加清晰。

它可以帶來顯著的性能提升，另外在MagicBrush也發現了類似的結果。MGIE也在精確的視覺上獲得了最佳的表現。

為了研究針對特定目的的基於指令的圖像編輯，表2對每個數據集上的模型進行了微調。

對於EVR和GIER，所有模型在適應Photoshop風格的編輯任務后都獲得了改進。由於微調也使表達指令更加針對特定領域，因此MGIE通過學習領域相關指導來增加最多。

從上面的實驗中，說明了使用表達指令進行學習，可以有效地增強圖像編輯，而視覺感知在獲得最大增強的明確指導方面起着至關重要的作用。

消融研究

MLLM引導圖像編輯在零樣本和微調場景中，都表現出了巨大的改進。

現在，團隊還研究了不同的架構來使用表達指令。

表3中，研究人員將FZ、FT和E2E架構進行了對比，結果表明，圖像編輯可以從LLM/MLLM指令推導過程中的明確指導中受益。

E2E與LM一起更新編輯擴散模型，LM學習通過端到端的隱藏狀態，同時提取適用的指導，並丟棄不相關的敘述。

此外，E2E還可以避免表達指令可能傳播的潛在錯誤。

因此，研究人員觀察到全局優化（MA5k）和本地編輯（MagicBrush）方面的增強最多。在FZ、FT、E2E中，MGIE持續超過LGIE。這表明具有關鍵視覺感知的表達指令，在所有消融設置中始終具有優勢。

為什麼MLLM的指導有很大幫助？

圖4显示了輸入或真實目標圖像與表達指令之間的CLIP-Score值。

輸入圖像的CLIP-S分數越高，說明指令與編輯源相關。更好地與目標圖像保持一致可提供明確、相關的編輯指導。

由於無法獲得視覺感知，LGIE的表達式指令僅限於一般語言想象，無法針對源圖像量身定製。CLIP-S甚至低於原始指令。

相比之下，MGIE更符合輸入/目標，這也解釋了為什麼表達性指令很有幫助。有了對預期結果的清晰敘述，MGIE可以在圖像編輯方面取得最大的改進。

人工評估

除了自動評估指標外，研究還進行了人工評估，以研究生成的表達指令和圖像編輯結果。

研究人員具體為每個數據集隨機採樣25個示例（共100個），並考慮由人類對基線和MGIE進行排名。

為避免潛在的排名偏差，研究人員為每個示例聘請了3名標註者。

圖5显示了生成的表達性指令的質量。

首先，超過53%的人支持MGIE提供更實用的表達式指導，這有助於在明確的指導下完成圖像編輯任務。

同時，有57%的標註者表示，MGIE可以避免LGIE中由語言衍生的幻覺所產生的不相關描述，因為它認為圖像有一個精確的編輯目標。

圖6比較了InsPix2Pix、LGIE和MGIE在指令遵循、地面真值相關性和整體質量方面的圖像編輯結果。排名分數從1-3不等，越高越好。

利用從LLM或MLLM派生的表達式指令，LGIE和MGIE的表現均優於基線，其執行的圖像編輯與指令相關，並與地面真值目標相似。

此外，由於研究中的表達式指令可以提供具體的視覺感知指導，因此MGIE在包括整體編輯質量在內的各個方面都具有較高的人類偏好。這些性能趨勢也與自動評估結果一致。

推理效率

儘管依靠MLLM來促進圖像編輯，MGIE僅給出了簡潔的表達指令（少於32個token）並包含與InsPix2Pix一樣的可行效率。

表4显示了NVIDIA A100 GPU上的推理時間成本。

對於單次輸入，MGIE可以在10秒內完成編輯任務。隨着數據并行化程度的提高，我們花費了相似的時間（例如，當批大小為8時，需要37秒）。

整個過程只需一個GPU（40GB）就可以負擔得起。

總之，MGIE超越了質量基準，同時保持了有競爭力的效率，從而實現了有效且實用的圖像編輯。

定性比較

圖7展示了所有使用的數據集的可視化比較。

圖8進一步比較了LGIE或MGIE的表達指令。

總之，在最新研究中，UCSB和蘋果團隊提出了MLLM引導圖像編輯（MGIE），通過學習生成表達指令來增強基於指令的圖像編輯。

參考資料：

https://github.com/apple/ml-mgie