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基于AIACC加速器快速实现Stable Diffusion生成特定物体图片

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本文介绍如何使用GPU云服务器搭建Stable Diffusion模型，并基于ControlNet框架，快速生成特定物体图片。

背景信息

Stable Diffusion（简称SD）是一种AI模型，它经过训练可以逐步对随机高斯噪声进行去噪以生成所需要的图像。

DreamBooth是一种定制化text2image模型的方法，只需提供特定物体的3~5张图片，就能生成该物体的图片。我们使用DreamBooth对模型进行Finetune，并利用阿里云AI加速器中的AIACC-AGSpeed加速Finetune，同时引入ControNet增加生成图片的多样性。

ControlNet是一组网络结构，通过对SD添加额外的Condition来控制SD，目前提供的预训练Condition包括：Canny Edge，M-LSD Lines，HED Boundary，User Scribbles，Fake Scribbles，Human Pose，Semantic Segmentation，Depth，Normal Map，Anime Line Drawing。您可以同时添加多个ControlNet进行多Condition的控制。训练其他Condition来控制SD的具体操作，请参见Train a ControlNet to Control SD。

本文基于阿里云GPU服务器搭建Stable Diffusion模型，并基于ControlNet框架，快速生成特定物体图片。

image..png

重要

  • 阿里云不对第三方模型“Stable Diffusion”的合法性、安全性、准确性进行任何保证，阿里云不对由此引发的任何损害承担责任。

  • 您应自觉遵守第三方模型的用户协议、使用规范和相关法律法规，并就使用第三方模型的合法性、合规性自行承担相关责任。

操作步骤

创建ECS实例

控制台方式

  1. 在ECS实例创建页面，创建ECS实例。

    关键参数说明如下，其他参数的配置，请参见自定义购买实例。

    • 实例规格：选择ecs.gn7i-c8g1.2xlarge（单卡NVIDIA A10）。

      image

    • 镜像：使用云市场镜像，名称为aiacc-train-solution，您可以直接通过名称搜索该镜像，选择最新版本即可。

      选择镜像..png

    • 公网IP：选中分配公网IPv4地址，带宽计费方式选择按使用流量，带宽峰值选择100 Mbps，以加快模型下载速度。

      image..png

  2. 添加安全组规则。

    在ECS实例安全组的入方向添加安全组规则并放行7860端口。具体操作，请参见添加安全组规则。

    以下示例表示向所有网段开放7860端口，开放后所有公网IP均可访问您的WebUI。您可以根据需要将授权对象设置为特定网段，仅允许部分IP地址访问WebUI。

    image..png

FastGPU方式

说明

FastGPU方式仅支持在Linux系统或macOS系统中使用。如果您使用Windows系统，请采用控制台方式。

FastGPU是一套阿里云推出的人工智能计算极速部署工具。您可以通过其提供的便捷的接口和自动工具，实现人工智能训练和推理任务在阿里云IaaS资源上的快速部署。关于FastGPU命令行的更多信息，请参见命令行使用说明。

  1. 登录客户端。

    您的ECS实例、本地机器、阿里云Cloud Shell工具等均可以作为客户端安装FastGPU来构建人工智能计算任务。

  2. 执行以下命令，安装FastGPU软件包。

    pip3 install --force-reinstall https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/fastgpu/fastgpu-1.1.6-py3-none-any.whl

  3. 执行以下命令，配置环境变量。

    说明 
    export ALIYUN_ACCESS_KEY_ID=**** # 填入您的AccessKey ID
export ALIYUN_ACCESS_KEY_SECRET=**** # 填入您的AccessKey Secret
export ALIYUN_DEFAULT_REGION=cn-beijing # 填入您希望使用的地域（Region）

  4. 执行以下命令，创建ECS实例。

    本示例以创建1台实例规格为ecs.gn7i-c32g1.32xlarge的ECS实例为例，镜像类型为aiacc_train_solution。

    说明

    本文使用云市场的aiacc-train-solution镜像作为示例，该镜像已部署好训练所需环境。

    fastgpu create --name aiacc_solution -i ecs.gn7i-c32g1.32xlarge --machines 1 --image_type aiacc_train_solution

  5. 执行以下命令，将本机公网IP的22端口添加到默认安全组中。

    fastgpu addip -a

  6. 执行以下命令，开放7860端口。

    以下命令示例表示向所有网段开放7860端口，开放后所有公网IP均可访问您的WebUI。您可以根据需要将0.0.0.0/0改为特定网段，仅允许部分IP地址访问WebUI。

    fastgpu addip {aiacc_solution} 0.0.0.0/0 7860

  7. 执行以下命令，通过SSH连接创建的ECS实例。

    通过task{N}.aiacc_solution命令可以连接到创建的ECS实例，task{N}的N表示实例序号，0表示第1台实例，以此类推。您可以通过task{N}的N表示实例序号，0表示第1台实例，以此类推。fastgpu ls命令获取实例序号。

    fastgpu ssh task0.aiacc_solution

配置模型

  1. 使用root用户远程登录ECS实例。

    具体操作，请参见通过密码或密钥认证登录Linux实例。

  2. 下载1.0.13版本sd_dreambooth_extension项目代码到/root/stable-diffusion-webui/extensions目录。

    1. 执行以下命令，切换到/root/stable-diffusion-webui/extensions目录。

      cd /root/stable-diffusion-webui/extensions

    2. 访问sd_dreambooth_extension。

    3. 切换到1.0.13版本。

      image.png

    4. 下载1.0.13版本sd_dreambooth_extension项目代码。

  3. 依次执行以下命令，下载文件。

    wget https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/sd_utils/train_dreambooth.py -O /root/stable-diffusion-webui/extensions/sd_dreambooth_extension/dreambooth/train_dreambooth.py 
wget https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/sd_utils/utils.py -O /root/stable-diffusion-webui/extensions/sd_dreambooth_extension/dreambooth/utils/utils.py
wget https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/sd_utils/image_utils.py -O /root/stable-diffusion-webui/extensions/sd_dreambooth_extension/dreambooth/utils/image_utils.py
wget https://ali-perseus-release.oss-cn-huhehaote.aliyuncs.com/sd_utils/log_parser.py -O /root/stable-diffusion-webui/extensions/sd_dreambooth_extension/helpers/log_parser.py

启动并访问WebUI服务

  1. 依次执行以下命令，启动WebUI服务。

    重要

    WebUI服务启动后请不要关闭，否则无法访问WebUI页面。

    cd /root/stable-diffusion-webui
export HF_ENDPOINT=https://hf-mirror.com
source /root/stable-diffusion-webui/venv/bin/activate
python ./launch.py --listen --port 7860 --enable-insecure-extension-access --disable-safe-unpickle --xformers

    WebUI服务成功启动后，回显信息类似如下所示。

    image

  2. 在ECS实例页面，获取ECS实例的公网IP地址。

    image

  3. 在浏览器中输入http://<ECS实例公网IP地址>:7860，访问WebUI。

    image..png

模型微调（Finetune）

仅使用预训练的权重的模型，只能生成与预训练数据集相似的图片。若您希望生成自定义的图片，可以通过Finetune自定义物体图片，使得模型生成所对应物体的图片。

  1. 创建模型权重。

    1. 单击DreamBooth页签，在Model区域，单击Create。

    2. 输入待生成的模型权重名称，例如：aliyun_example，并选择创建模型权重的来源v1-5-pruned-emaonly.safetensors [6ce0161689])。

      image..png

    3. 单击Create Model，创建模型权重。

      等待模型权重创建完成后，在Output区域会显示Checkpoint successfully extracted to /root/stable-diffusion-webui/models/dreambooth/aliyun_example/working。

      image..png

  2. 设置训练参数。

    1. 单击Select，选择生成的模型权重aliyun_example。

      image..png

    2. 选择Input区域，在Settings页签下，选中Use LORA，并调整训练参数。

      • Training Steps Per Image (Epochs)：指训练的迭代次数。默认为100，可根据实际需要调整。

      • Batch Size：训练数据的大小。默认为1，一般设置为1或2。

      如果您希望Finetune流程更快，可将Save Model Frequency (Epochs)和Save Preview(s) Frequency (Epochs)参数值调大（如果设置的值较小，可能会导致Finetune时间较长且不稳定），不超过最大的Epochs数即可，最大的Epochs数=每张图片训练迭代次数Epochs*图片数量N。关于性能提升的更多信息，请参见Aiacc-training性能提升。

      image..png

    3. 滚动鼠标将页面下拉，取消选中Gradient Checkpointing。

    4. 在Optimizer中选择Torch AdamW，Mixed Precision选择fp16或者no，Memory Attention选择xformers或者no，当Mixed Precision选择fp16时，才能选择xformers。

      image..png

  3. 选择训练数据集。

    1. 在Input区域的Concepts页签下，在Dataset Directory中填入云服务器ECS中的数据集路径。

      您可以将10张以内同一物体的图片上传到指定路径。

      本示例中上传图片的路径为/root/stable-diffusion-webui/test_imgs。

      image

    2. 在Training Prompts和Sample Prompts区域，配置以下参数。

      • Instance Prompt：输入对数据集物体的描述，格式例如：a <物体名称> <物体类别>。本示例输入a yunxiaobao doll。

      • Class Prompt：输入数据集物体的类别，格式例如：a <物体类别>，本示例输入a doll。

      • Sample Image Prompt：输入和Instance Prompt参数一致的内容。本示例输入a yunxiaobao doll。

        image..png

  4. 单击Train，在弹出的对话框中单击确定。

    训练大约需要3分钟，请您耐心等待。训练完成后，在Output区域显示类似如下图片。

    说明

    训练时间和实例规格、带宽峰值及其相关配置有关，这里的训练时间仅供参考。

    image..png

生成图片

Finetune完成后，您可以通过以下方法生成图片。

使用Dreambooth生成图片

Finetune完成后，可以通过一些文字生成特定物体的图像。

  1. 单击Stable Diffusion checkpoint中的image按钮，从下拉框中选择之前Finetune好的模型权重。例如：aliyun_example/aliyun_example_400_lora.safetensors [5b28fda46c]。

  2. 单击txt2img，在Prompt框中输入之前Finetune使用的Instance Prompt的内容。例如：a yunxiaobao doll。

  3. 在Batch count后输入生成图片的数量，默认为1。

  4. 单击右侧的Generate，即可生成对应的物体图片。

    image..png

  5. 单击Save，保存图片。

    您也可以单击Zip，压缩后保存图片，然后单击Download下载图片。

    image..png

如果您选择Finetune前的模型权重v1-5-pruned-emaonly.safetensors [6ce0161689]，生成的图片类似如下图所示。

image

用于Finetune的原图片如下图所示，可见Finetune后的模型能够很好地生成所需图片，而Finetune前的模型则无法生成所需要的云小宝玩偶图片。

image

使用Dreambooth+新的prompt生成图片

使用Dreambooth生成图片后，您可以通过修改Prompt对特定的物体添加不同的装饰和背景。例如：将a yunxiaobao doll改成a yunxiaobao doll wearing a red hat，可以生成戴着红帽子的云小宝玩偶。

  1. 单击txt2img，在Prompt框中输入a yunxiaobao doll wearing a red hat。

  2. 单击右侧的Generate，即可生成类似下图的图片。

    image..png

使用DreamBooth+ControlNet生成图片

使用Dreambooth生成图片后，您可以使用ControlNet生成特定姿态的图片。ControlNet通过Prompt+ControlNet Condition生成该Condition下特定姿态的图片。本示例通过ControlNet可以生成特定姿态的云小宝，操作步骤如下：

  1. 在txt2img页签下，单击ControlNet，然后上传希望生成的姿态的图片。

  2. 选中Enable，单击image按钮，在Preprocessor下拉选项中选择Openpose。

  3. 在Model下拉选项中，选择control_sd15_openpose。

    根据Condition的不同，Preprocessor和Model的选择也不同，Openpose相关选项用于姿态的调整，其余设置与Dreambooth中的设置相同。

  4. 单击Generate，即可生成对应姿态的云小宝玩偶图片。

    image..png

Aiacc-training性能提升

本示例以ECS实例的规格为ecs.gn7i-c32g1.32xlarge（4卡A10），Finetune4张图片，Training Steps Per Image(Epochs)设置为200为例，使用eager和AIACC-AGSpeed训练时间对比如下所示：

  • eager（原生训练方式）

    image..png

  • AIACC-AGSpeed

    image..png

从上图可以看出，加入AIACC-AGSpeed后，将Save Model Frequency (Epochs)和Save Preview(s) Frequency (Epochs)设置为1000，以减少保存文件的时间对整体时间统计的影响，训练性能提升大约18%。如果您想要获取极致的加速性能，可在WebUI页面修改以下参数值：

  • Training Steps Per Image (Epochs)：默认值为100，可修改为150或200。

  • Save Model Frequency (Epochs)：默认值为25，可修改为1000。

  • Save Preview(s) Frequency (Epochs)：默认值为5，可修改为1000。

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反馈与建议

如果您在使用教程或实践过程中有任何问题或建议，可以使用钉钉扫描以下二维码加入客户钉钉群（也可以搜索钉钉群号28335015590加入）与我们的工程师线上交流，将有专人跟进您的问题和建议。

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