Vision Transforme
时间: 2025-05-05 08:24:13 浏览: 24
### Vision Transformer 深度学习模型架构
Vision Transformer(ViT)是一种基于Transformer架构的深度学习模型,它将原本主要用于自然语言处理领域的Transformer模型成功扩展到了计算机视觉领域[^1]。 ViT的核心思想是将图像分割成多个固定大小的小块(patch),并将这些patch线性映射为向量作为输入送入Transformer编码器。
#### 输入表示
为了使Transformer能够理解图像的空间结构,在输入之前会对每个patch添加位置编码(position embedding)。具体来说:
- 图像被划分为一系列非重叠的patches;
- 每个patch通过线性变换转换为一维向量;
- 将所有patch对应的向量拼接起来形成序列,并加上可学习的位置嵌入以保留空间信息。
```python
class PatchEmbedding(nn.Module):
def __init__(self, img_size=224, patch_size=16, embed_dim=768):
super().__init__()
self.patch_embed = nn.Conv2d(3, embed_dim, kernel_size=patch_size, stride=patch_size)
def forward(self, x):
B, C, H, W = x.shape
patches = self.patch_embed(x).flatten(2).transpose(1, 2)
return patches
```
#### 编码器结构
ViT采用标准的Transformer编码器堆栈设计,其中包含了多层自注意机制(Multi-head Self Attention,MHSA)模块以及前馈神经网络(Feed Forward Network,FFN)[^3]。每一层都包括以下几个部分:
- **Multi-head Self Attention**: 让不同位置上的特征可以相互关联并提取全局上下文信息。
- **Layer Normalization(LayerNorm)**: 对数据进行标准化处理,加速收敛过程。
- **Add & Norm**: 实现残差连接(residual connection),有助于缓解深层网络中的梯度消失问题。
- **MLP Block (Feed-forward Neural Networks)**: 使用两层全连接层组成的简单感知机来进行进一步的信息融合。
```python
import torch.nn as nn
class EncoderBlock(nn.Module):
def __init__(self, dim, num_heads, mlp_ratio=4., qkv_bias=False, drop_rate=0.):
super().__init__()
self.norm1 = nn.LayerNorm(dim)
self.attn = MultiHeadAttention(dim, num_heads=num_heads, qkv_bias=qkv_bias, attn_drop=drop_rate)
self.drop_path = DropPath(drop_rate) if drop_rate > 0. else nn.Identity()
self.norm2 = nn.LayerNorm(dim)
mlp_hidden_dim = int(dim * mlp_ratio)
self.mlp = Mlp(in_features=dim, hidden_features=mlp_hidden_dim)
def forward(self, x):
x = x + self.drop_path(self.attn(self.norm1(x)))
x = x + self.drop_path(self.mlp(self.norm2(x)))
return x
```
### 应用场景
由于其强大的表征能力,Vision Transformer已经在多种计算机视觉任务上展现了优异的表现,比如:
- **图像分类**:通过对大规模预训练后的微调实现高效准确的目标类别预测。
- **物体检测与实例分割**:结合区域提议算法或锚框机制完成特定对象定位及边界框绘制工作。
- **视频分析**:利用时空建模特性捕捉动态变化规律,适用于动作识别等领域。
阅读全文
相关推荐

















