analyze-generative-diffusion-model
Acerca de
Esta habilidad analiza modelos generativos de difusión preentrenados como Stable Diffusion mediante el cálculo de métricas de calidad (FID, puntuación CLIP), visualización de mapas de atención y sondeo de espacios latentes. Úsela para evaluar la salida del modelo, comparar programaciones de ruido o analizar patrones de atención cruzada en la generación condicionada por texto. Proporciona diagnósticos avanzados sobre el rendimiento y la interpretabilidad del modelo.
Instalación rápida
Claude Code
Recomendadonpx skills add pjt222/agent-almanac -a claude-code/plugin add https://github.com/pjt222/agent-almanacgit clone https://github.com/pjt222/agent-almanac.git ~/.claude/skills/analyze-generative-diffusion-modelCopia y pega este comando en Claude Code para instalar esta habilidad
Documentación
析生擴散模
評預訓生擴散模:質量、噪表、注意圖、潛空。
用
- 以標量評預訓生擴散模出之質→用
- 算 FID、IS、CLIP 分、精召於生圖→用
- 視比噪表(線、餘、學)以 SNR 曲→用
- 取交注意圖以解文圖標域配→用
- 於潛碼間插或發潛空語向→用
- 察擴散模管線之分外入→用
入
- 必:預訓模識或檢點路(如
stabilityai/stable-diffusion-2-1) - 必:析模——
metrics、schedule、attention、latent之一或多 - 必:度算之參數(真圖或集名)
- 可:注意析之文提(默:模適測提)
- 可:度算之生樣數(默 10000)
- 可:器設(默:
cuda若可,否cpu)
行
一:量評
對參集算標生質度。
- 設評管:
import torch
from diffusers import StableDiffusionPipeline
from torchmetrics.image.fid import FrechetInceptionDistance
from torchmetrics.image.inception import InceptionScore
device = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu"
pipe = StableDiffusionPipeline.from_pretrained(
"stabilityai/stable-diffusion-2-1", torch_dtype=torch.float16
).to(device)
fid = FrechetInceptionDistance(feature=2048, normalize=True).to(device)
inception = InceptionScore(normalize=True).to(device)
- 真圖入度累:
from torch.utils.data import DataLoader
for batch in DataLoader(real_dataset, batch_size=64):
imgs = (batch * 255).byte().to(device)
fid.update(imgs, real=True)
- 生樣累偽計:
prompts = load_evaluation_prompts("prompts.txt") # one prompt per line
n_generated = 0
while n_generated < 10000:
prompt_batch = prompts[n_generated:n_generated + 8]
images = pipe(prompt_batch, num_inference_steps=50).images
tensors = torch.stack([to_tensor(img) for img in images]).to(device)
byte_imgs = (tensors * 255).byte()
fid.update(byte_imgs, real=False)
inception.update(byte_imgs)
n_generated += len(images)
- 算 CLIP 分為文圖配:
from torchmetrics.multimodal.clip_score import CLIPScore
clip_metric = CLIPScore(model_name_or_path="openai/clip-vit-large-patch14").to(device)
for prompt, image_tensor in zip(sampled_prompts, sampled_tensors):
clip_metric.update(image_tensor.unsqueeze(0), [prompt])
print(f"FID: {fid.compute():.2f}")
print(f"IS: {inception.compute()[0]:.2f} +/- {inception.compute()[1]:.2f}")
print(f"CLIP: {clip_metric.compute():.2f}")
- 算精召為模覆:
from torchmetrics.image import FrechetInceptionDistance
# Precision: fraction of generated images near real manifold
# Recall: fraction of real images near generated manifold
# Use improved precision/recall (Kynkaanniemi et al., 2019) via
# feature embeddings from the Inception network
得:訓善 SD 模於標基 FID <30。ImageNet 類提 IS >50。文條模 CLIP >25。精召皆 >0.6。
敗:FID >100→驗真生圖同分辨同正規。CLIP 低而 FID 可→模生似像不配文,察文編。為穩 FID 至少 10000 樣。
二:察噪表
視比正反噪表。
- 自模取表參:
scheduler = pipe.scheduler
betas = torch.tensor(scheduler.betas) if hasattr(scheduler, 'betas') else None
alphas_cumprod = torch.tensor(scheduler.alphas_cumprod)
timesteps = torch.arange(len(alphas_cumprod))
- 算信噪比曲:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
snr = alphas_cumprod / (1 - alphas_cumprod)
log_snr = torch.log(snr)
fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(18, 5))
axes[0].plot(timesteps.numpy(), alphas_cumprod.numpy())
axes[0].set_xlabel("Timestep"); axes[0].set_ylabel("alpha_cumprod")
axes[0].set_title("Cumulative Signal Retention")
axes[1].plot(timesteps.numpy(), log_snr.numpy())
axes[1].set_xlabel("Timestep"); axes[1].set_ylabel("log(SNR)")
axes[1].set_title("Log Signal-to-Noise Ratio")
if betas is not None:
axes[2].plot(timesteps.numpy(), betas.numpy())
axes[2].set_xlabel("Timestep"); axes[2].set_ylabel("beta")
axes[2].set_title("Beta Schedule")
fig.tight_layout()
fig.savefig("noise_schedule.png", dpi=150)
- 比多表類:
from diffusers import DDPMScheduler
schedules = {
"linear": DDPMScheduler(beta_schedule="linear", num_train_timesteps=1000),
"cosine": DDPMScheduler(beta_schedule="squaredcos_cap_v2", num_train_timesteps=1000),
}
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
for name, sched in schedules.items():
ac = torch.tensor(sched.alphas_cumprod)
snr = torch.log(ac / (1 - ac))
ax.plot(snr.numpy(), label=name)
ax.set_xlabel("Timestep"); ax.set_ylabel("log(SNR)")
ax.set_title("Schedule Comparison"); ax.legend()
fig.savefig("schedule_comparison.png", dpi=150)
得:餘表中時較線漸 SNR 減。log-SNR 曲應自約 +10(清)至 -10(純噪)。學表應單調減。
敗:alphas_cumprod 非單調減→表設誤。值常→察解以模設正初。客解須驗 set_timesteps() 已呼。
三:析注意圖
於文條模取繪交注意。
- 於 U-Net 交注意層註鉤:
attention_maps = {}
def hook_fn(name):
def fn(module, input, output):
# Cross-attention: Q from image, K/V from text
if hasattr(module, 'processor'):
attention_maps[name] = output.detach().cpu()
return fn
for name, module in pipe.unet.named_modules():
if 'attn2' in name and hasattr(module, 'processor'):
module.register_forward_hook(hook_fn(name))
- 行推而於定時收注意:
prompt = "a red car parked next to a blue house"
timestep_attention = {}
# Custom callback to capture attention at specific timesteps
def callback_fn(pipe, step_index, timestep, callback_kwargs):
if step_index in [5, 15, 30, 45]:
timestep_attention[int(timestep)] = {
k: v.clone() for k, v in attention_maps.items()
}
return callback_kwargs
output = pipe(prompt, num_inference_steps=50, callback_on_step_end=callback_fn)
- 視標域配:
tokenizer = pipe.tokenizer
tokens = tokenizer.encode(prompt)
token_strings = [tokenizer.decode([t]) for t in tokens]
# Select a mid-resolution attention layer
layer_key = [k for k in attention_maps if 'mid' in k or 'up.1' in k][0]
attn = attention_maps[layer_key] # shape: (batch, heads, hw, seq_len)
attn_avg = attn.mean(dim=1) # average across heads
res = int(attn_avg.shape[1] ** 0.5)
attn_map = attn_avg[0].reshape(res, res, -1)
fig, axes = plt.subplots(2, min(len(token_strings), 6), figsize=(18, 6))
for idx, token in enumerate(token_strings[:6]):
for row, (ts, ts_attn) in enumerate(list(timestep_attention.items())[:2]):
a = ts_attn[layer_key].mean(dim=1)[0]
a_res = int(a.shape[0] ** 0.5)
axes[row, idx].imshow(a[:, idx].reshape(a_res, a_res), cmap="hot")
axes[row, idx].set_title(f"t={ts}: '{token}'")
axes[row, idx].axis("off")
fig.suptitle("Cross-Attention Maps by Token and Timestep")
fig.tight_layout()
fig.savefig("attention_maps.png", dpi=150)
得:內標(「車」、「屋」)激局空。色標(「紅」、「藍」)激物相疊域。早時(高噪)注散;晚時注銳局。
敗:注皆均→鉤或捕自注非交,驗層名含 attn2(交)非 attn1(自)。捕注而維誤→察出張索符層頭數與空辨。
四:探潛空
以插與向發探潛空構。
- 編參圖入潛空:
from diffusers import AutoencoderKL
from PIL import Image
import torchvision.transforms as T
vae = pipe.vae
transform = T.Compose([T.Resize(512), T.CenterCrop(512), T.ToTensor(),
T.Normalize([0.5], [0.5])])
def encode_image(image_path):
img = transform(Image.open(image_path).convert("RGB")).unsqueeze(0).to(device)
with torch.no_grad():
latent = vae.encode(img.half()).latent_dist.sample() * vae.config.scaling_factor
return latent
z1 = encode_image("image_a.png")
z2 = encode_image("image_b.png")
- 球面線插(slerp):
def slerp(z1, z2, alpha):
"""Spherical linear interpolation between two latent codes."""
z1_flat = z1.flatten()
z2_flat = z2.flatten()
omega = torch.acos(torch.clamp(
torch.dot(z1_flat, z2_flat) / (z1_flat.norm() * z2_flat.norm()), -1, 1
))
if omega.abs() < 1e-6:
return (1 - alpha) * z1 + alpha * z2
return (torch.sin((1 - alpha) * omega) * z1 + torch.sin(alpha * omega) * z2) / torch.sin(omega)
alphas = torch.linspace(0, 1, 8)
interpolated = [slerp(z1, z2, a.item()) for a in alphas]
decoded = []
for z in interpolated:
with torch.no_grad():
img = vae.decode(z / vae.config.scaling_factor).sample
decoded.append(img.cpu())
- 由提對差發語向:
def get_text_embedding(prompt):
tokens = pipe.tokenizer(prompt, return_tensors="pt", padding="max_length",
max_length=77, truncation=True).input_ids.to(device)
with torch.no_grad():
emb = pipe.text_encoder(tokens).last_hidden_state
return emb
pos_emb = get_text_embedding("a happy person smiling")
neg_emb = get_text_embedding("a sad person frowning")
direction = pos_emb - neg_emb # semantic direction in text embedding space
- 察分外潛:
# Compute latent space statistics from a reference set
ref_latents = torch.stack([encode_image(p) for p in reference_paths])
ref_mean = ref_latents.mean(dim=0)
ref_std = ref_latents.std(dim=0)
def ood_score(z):
"""Mahalanobis-like OOD score (higher = more unusual)."""
deviation = ((z - ref_mean) / (ref_std + 1e-6)).flatten()
return deviation.norm().item()
test_z = encode_image("test_image.png")
score = ood_score(test_z)
print(f"OOD score: {score:.2f} (reference mean: {np.mean([ood_score(r) for r in ref_latents]):.2f})")
得:插圖滑、語有意、無偽。語向加多樣潛碼致一致屬變。分內 OOD 分聚緊;外者顯高。
敗:插中模或亂→用 slerp 非線插——線插穿高維潛空之低密。語向無見效→增向值或驗文編同訓所用。
驗
- FID 算於至少 10000 生樣與配真樣
- CLIP 分用訓所用之 CLIP 模(若可)
- 噪表視示 alphas_cumprod 單調減
- log-SNR 跨全時約 +10 至 -10
- 注意圖於中辨層解標空激
- 注由早(散)至晚(局)銳
- 潛插滑、無突跳或偽
- OOD 察基立於至少 100 參樣
忌
- FID 於不配辨:真生圖入 Inception 前須同辨。同一調整或 FID 漲
- 忘 torchmetrics 正規:
FrechetInceptionDistance(normalize=True)期 [0,1] 浮張。normalize=False期 [0,255] uint8。混則無意 FID - 鉤自注非交注:U-Net 名
attn1為自注(圖對圖)。用attn2為交(文對圖)。混致無資均圖 - 高維線插:兩高維高斯間線插穿低密殼。潛空插恆用 slerp
- 忽 VAE 縮係:SD 潛經編後縮以
vae.config.scaling_factor。忘加減致解圖亂 - 精召樣太少:每集少於 5000 之精召估不可靠。為穩用至少 10000
參
implement-diffusion-network— 建此技所評之擴散模analyze-diffusion-dynamics— 此察之噪程之數基fit-drift-diffusion-model— 共 SDE 基之他擴散模族
Repositorio GitHub
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