ViT中不同层次的特征
时间: 2024-06-08 19:10:25 浏览: 387
ViT中不同层次的特征可通过ViT-Adapter的不同变体来获取,包括ViT-T、ViT-S、ViT-B和ViT-L。这些变体分别对应不同的参数数量,即2.5M、5.8M、14.0M和23.7M。通过特征交互模块,ViT与适配器之间的特征映射可以传递,以缓解因特征图为单尺度和低分辨率而导致的密集预测任务性能不佳的问题。此外,在将空间先验注入ViT后,通过编码器层可以获得输出特征,这些特征可以与空间特征进行交互,进一步提升特征表达能力。
相关问题
VIT Transformer图像特征提取
### 使用 Vision Transformer (ViT) 进行图像特征提取的方法
#### 输入图像预处理
为了使输入适应 ViT 的架构,原始图像会被分割成多个固定尺寸的小块(Patches)。每个 Patch 被线性映射到一维向量,并附加位置编码来保留空间信息。这一过程将二维的图像转换为适合 Transformer 处理的一系列“标记”。此方法允许模型捕捉更广泛的上下文关联[^2]。
#### 特征表示构建
对于每一个 Patch,在送入 Transformer 编码器之前会先通过一个多层感知机(MLP)或者简单的全连接层将其投影至指定维度的空间中。在这个过程中,通常还会加入可学习的位置嵌入以帮助保持像素间的相对或绝对位置关系[^1]。
#### 自注意力机制的应用
进入 Transformer 后,各个 Patches 经过多头自注意模块的作用下相互作用,从而形成更加抽象且具有判别性的表征形式。多头设计使得不同部分能够关注于不同的模式和细节层次上,增强了表达能力的同时也提高了计算效率。
#### 层级化特征融合
随着数据流经每一层 Encoder,低级别的局部特性逐渐演变成高级别的语义概念。最终得到一组富含全局信息以及细粒度描述的隐藏状态作为整个图片的有效特征表述。
```python
import torch
from transformers import ViTModel
def extract_features(image_tensor):
model = ViTModel.from_pretrained('google/vit-base-patch16-224-in21k')
with torch.no_grad():
outputs = model(pixel_values=image_tensor)
last_hidden_states = outputs.last_hidden_state
cls_token_embedding = last_hidden_states[:, 0, :]
return cls_token_embedding.numpy()
```
上述代码展示了如何加载预训练好的 ViT 模型并通过给定的 `image_tensor` 提取其对应的特征向量。这里特别选取了 CLS Token 对应的最后一层隐含态作为整体图像的紧凑而强大的特征表示[^3]。
vit中encoder的作用
### Visual Transformer (ViT) 中 Encoder 模块的功能与作用
Visual Transformer (ViT) 的核心组件之一是其基于 Transformer 的 Encoder 模块。该模块的主要功能是对输入图像进行特征提取和表示学习,从而生成高层次的语义信息用于后续分类或其他任务。
#### 输入处理
在 ViT 中,输入图像是被分割成固定大小的 patches,并将其展平为一维向量序列[^1]。这些向量随后经过线性变换映射到相同的维度空间中,形成 token 序列。为了使模型能够区分不同位置的信息,在此阶段还会添加位置编码(positional encoding)。这一过程使得二维图像数据转换成了适合 Transformer 处理的一维序列形式。
#### Encoder 结构
ViT 使用标准的 Transformer Encoder 架构来处理上述构建好的 tokens 序列。具体来说:
- **多头自注意力机制(Multi-head Self-Attention Mechanism)**: 这部分允许网络关注整个图片的不同区域之间的关系,而不仅仅是局部邻域内的像素关联。通过计算 query, key 和 value 来衡量各个 patch 对其他所有patch的重要性程度并据此调整权重分布。
- **前馈神经网络(Feed Forward Network, FFN)**: 自注意力层之后紧接着的是两层全连接层组成的简单MLP结构——即FFNs。它们进一步增强了表达能力并通过非线性激活函数引入复杂模式识别的能力。
- **残差连接与Layer Normalization**: 在每一子层前后均应用了残差链接以及 Layer Norm 正则化技术,这有助于缓解梯度消失/爆炸问题并且加速收敛速度。
#### 输出解释
当最后一个encoder完成操作后,如果采用class-token方式,则会额外附加一个可训练参数作为类别标记;如果是global average pooling方法,则无需单独设置此类token而是直接取各patch embedding平均值得到全局表征[^3]。无论哪种策略所得结果都会送入最终的全连接层实现预测目的。
```python
import torch.nn as nn
class TransformerBlock(nn.Module):
def __init__(self, dim, num_heads=8, mlp_ratio=4., drop_rate=0.):
super().__init__()
self.norm1 = nn.LayerNorm(dim)
self.attn = MultiHeadSelfAttention(dim, num_heads=num_heads)
self.drop_attn = nn.Dropout(drop_rate)
hidden_dim = int(dim * mlp_ratio)
self.mlp = nn.Sequential(
nn.Linear(dim, hidden_dim),
nn.GELU(),
nn.Dropout(drop_rate),
nn.Linear(hidden_dim, dim),
nn.Dropout(drop_rate)
)
def forward(self, x):
residual = x
out = self.norm1(x)
out = self.attn(out)
out = self.drop_attn(out)
out += residual
residual = out
out = self.mlp(out)
out += residual
return out
```
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