2019-2020 GAN算法与应用深度解析:生成对抗网络综述

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本文档《Generative Adversarial Networks: Algorithms, Theory, and Applications》是一篇2019-2020年间发布的关于生成对抗网络(GANs)的综述论文。自2014年以来,GANs已经成为一个热门的研究领域,吸引了众多学者的关注,并催生了大量的算法创新。然而,尽管GANs的应用广泛,但缺乏对不同变种之间联系的全面理解和演化历程的深入探讨。 论文首先从算法角度出发,详细介绍了大多数GANs的动机、数学表示以及结构。作者系统地阐述了各种GAN方法,如深度学习中的生成器(Generator)和判别器(Discriminator)之间的对抗训练机制,以及如何通过这些模型实现从简单到复杂的图像生成,包括条件GAN、DCGAN(深度卷积GAN)、Wasserstein GAN和CycleGAN等,展示了它们在生成任务中的具体应用。 其次,论文着重探讨了GANs的理论问题,涵盖了稳定性、收敛性、训练难度和模式崩溃等关键挑战。研究者们提出了改进策略,如使用更稳定的损失函数、正则化技术以及如何处理训练过程中的不平衡问题,以提升GANs的性能和稳定性。 此外,论文还讨论了GANs与其他机器学习技术的结合,如半监督学习、迁移学习和强化学习。通过这些融合,GANs得以在更多场景中发挥作用,例如通过生成合成数据增强半监督学习的样本,或者在跨域图像转换中实现知识迁移。 在实际应用方面,文章重点剖析了GANs在图像处理领域的典型应用,包括图像生成、超分辨率、图像修复、风格转换和图像合成等。GANs在这里展现出了强大的创造力和逼真度,极大地推动了计算机视觉和艺术创作的发展。 这篇综述论文旨在为读者提供一个全面且深入的视角,帮助理解GANs的基础原理、演变历程、核心理论问题及其在特定领域中的创新应用,是深入研究和了解这一前沿技术的重要参考资料。