【低显存】 diffusion 爆显存的解决方法

本文介绍了如何在深度学习模型中使用latentdiffusion技术,包括如何加载预训练组件、使用AutoencoderKL和UniPCMultistepScheduler进行编码和调度,以及如何通过autocast实现低精度训练以提高内存效率。此外,还提供了关于半精度训练适用场景的建议。

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  1. 降低分辨率
  2. 降低通道数
  3. 使用latent diffusion,例如stable
  4. 使用低精度训练

下面将分别讲解如何使用这些方法。

使用latent diffusion

目前的主流模型都用了encoder降低中间层resolution,但是有一些比较老的工作,比如sr3,还是老架构。GitHub上有很多改进的工作,可以找找看。不想换的话,只需要配置好diffusers库,然后:
使用图像的低维表示而不是实际的像素空间,这使得它的内存效率更高。编码器将图像压缩为更小的表示,解码器将压缩的表示转换回图像。对于文本到图像模型,您需要一个分词器和一个编码器来生成文本嵌入。SD具有三个独立的预训练模型。

使用**from_pretrained()方法加载所有这些组件。您可以在预训练[runwayml/stable-diffusion-v1-5](https://huggingface.co/runwayml/stable-diffusion-v1-5)**检查点中找到它们,每个组件都存储在单独的子文件夹中

from PIL import Image
import torch
### 解决扩散模型训练时显存不足的方法 当面对扩散模型(Diffusion Model)训练过程中显存不足的问题时,可以考虑以下几种解决方案: #### 1. 使用梯度累积 (Gradient Accumulation) 通过减少每次迭代中的批量大小并积累多个小批次的梯度来模拟大批次的效果。这种方法可以在不增加显存消耗的情况下有效利用更多的数据样本。 ```python accumulation_steps = 4 # 假设我们将原始batch size分为4个小batch optimizer.zero_grad() for i, data in enumerate(dataloader): outputs = model(data) loss = criterion(outputs, labels) loss = loss / accumulation_steps loss.backward() if (i + 1) % accumulation_steps == 0: optimizer.step() optimizer.zero_grad() ``` 此技术能够显著降单次前向传播所需的显存量[^1]。 #### 2. 应用混合精度训练 (Mixed Precision Training) 采用半精度浮点数(FP16)代替全精度浮点数(FP32),从而减小张量尺寸以及相应的激活值和权重存储需求。现代深度学习框架如PyTorch提供了自动混合精度工具`torch.cuda.amp`简化这一过程。 ```python from torch.cuda.amp import autocast, GradScaler scaler = GradScaler() for data, target in dataloader: optimizer.zero_grad() with autocast(): output = model(data) loss = loss_fn(output, target) scaler.scale(loss).backward() scaler.step(optimizer) scaler.update() ``` 上述代码片段展示了如何启用自动混合精度模式以节省GPU资源的同时维持数值稳定性[^2]。 #### 3. 实现滑动窗口机制 (Sliding Window Mechanism) 对于大型输入图片或者序列长度较长的任务来说,引入局部注意力机制或分块处理策略是非常有效的手段之一。正如Swintormer所提出的那样,在特定区域内部执行自注意操作而不是全局范围内进行计算,极大地减少了内存占用。 例如,如果原图被划分为若干个重叠的小patch,则只需依次加载这些子部分进入神经网络即可完成整个流程而无需一次性读取整幅图像入卡. #### 4. 调整模型架构参数规模 适当缩小模型宽度(即隐藏层单元数量),层数或者其他超参设定也是缓解硬件瓶颈的重要途径。比如减少transformer layers的数量或是dim_feedforward维度等都可以带来不同程度上的益处. 综上所述,以上提到的技术均可单独应用亦可组合起来共同应对diffusion models training期间遇到out-of-memory挑战的情况.
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