顶会连发!小波变换+注意力风头无两!新SOTA预测误差猛降10倍

如果你想快速增强模型的特征提取能力,提高准确性,亦或是降低模型计算复杂度,强烈建议你试试这个热门方法:小波变换+注意力机制!

近期其连中多篇顶会!模型MAWNO,更是通过将自注意力与小波变换结合,实现预测误差降低10倍,刷新多项SOTA的效果!

这主要是因为,小波变换能够对信号进行多尺度分解,捕捉到信号在不同尺度上的细节信息。而注意力机制的动态权重分配能力,可以突出小波变换分解后的重要特征,减少噪声和无关信息的干扰,从而既能提高模型性能,也能降低计算成本!

为让大家对该思路有全面深入的了解,快速涨点,我给大家准备了9种创新方法,原文和源码都有。大家可以结合自己的场景,灵活选择不同的注意力机制和小波基函数类型。

 

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Multiscale Attention Wavelet Neural Operator for Capturing Steep Trajectories in Biochemical Systems

方法:论文提出了一种名为多尺度注意力小波神经算子的创新方法,该方法综合了注意力机制和小波变换技术,以有效捕捉生化系统中的急剧变化轨迹。MAWNO通过在多个小波尺度上分解输入数据来提取信号的特征,并引入自注意力机制来增强高频信号中的小波系数,从而更好地表征突然的切换。

Learning Generalized Segmentation for Foggy-Scenes by Bi-directional Wavelet Guidance

方法:论文提出了一种新颖的双向小波引导机制,用于学习能够良好泛化到雾天场景的语义分割。该方法在训练阶段不涉及任何雾天图像,目的是泛化到任意未见过的雾天场景。BWG机制利用Haar小波变换将图像内容与风格(包括城市景观风格和雾风格)分离,通过独立处理低频和高频特征来增强内容、解耦城市风格和解耦雾风格。

EWT: Efficient Wavelet-Transformer for  Single Image Denoising

方法:论文提出了一种名为高效小波变换器的图像去噪方法。该方法通过离散小波变换和逆小波变换进行下采样和上采样,以降低图像分辨率并减少GPU存储消耗,同时保留图像特征。EWT还引入了一个新颖的双流特征提取块,用于在不同层次提取图像特征,进一步减少模型推理时间。

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Blind Image Inpainting via Omni-dimensional Gated Attention and Wavelet  Queries

方法:论文提出了一种用于盲图像修复的端到端变换器架构,该架构包含小波查询多头注意力变换器块和全维门控注意力机制。通过小波变换处理图像并将其作为查询传递给多头注意力机制,以减少噪声的影响,并利用全维门控注意力机制将编码器特征有效地传递给解码器,从而实现对图像中损坏区域的有效修复。

Learning Attention from Attention: Efficient Self-Refinement Transformer for  Face Super-Resolution

方法:论文提出了一种用于人脸超分辨率任务的高效自精炼变换器架构,称为区域选择注意力。该方法首先通过粗粒度自注意力重建粗纹理,并检测需要进一步补偿的细粒度区域,然后执行区域选择注意力以精细化关键区域的纹理。为了在特征提取中考虑通道信息的重要性,论文还引入了双分支特征集成模块,并设计了小波融合模块,通过频率域的分解和重组来调制浅层和深层的特征图,以实现更真实人脸图像的恢复。

虽然给定引用未直接提及小波变换应用于Unet网络反演云参数COT、CER、CTH的内容,但可以从引用中关于小波变换与Unet结合的优势来推断其意义。 在计算机视觉领域,传统的Unet在处理具有复杂纹理和多尺度特征的图像时存在局限性,而引入小波变换能增强网络对多尺度特征的提取能力 [^3]。云参数COT(云光学厚度)、CER(云有效半径)、CTH(云高度)的反演涉及到对卫星图像等数据中云特征的分析,这些云特征往往具有多尺度性和复杂纹理。 像三路径U - Net模型利用Haar小波变换大幅提高系统整体性能,MLWNet网络利用小波变换的特性改进U - Net架构,性能猛超SOTA [^1]。将小波变换应用到Unet网络反演云参数时,也可能借助小波变换提升对云特征多尺度信息的捕捉,从而提高反演云参数COT、CER、CTH的准确性和模型性能。 例如在医学图像分割任务中,Wavelet Attention UNet通过引入小波变换注意力机制增强了网络对多尺度特征的提取能力,在云参数反演中可能也能起到类似作用,让模型更好地处理云图像中的复杂特征,进而更精准地反演云参数 [^3]。 ```python # 以下为一个简单示意代码,假设使用PyTorch构建带小波变换的Unet import torch import torch.nn as nn # 简单的小波变换模块示意 class WaveletTransform(nn.Module): def __init__(self): super(WaveletTransform, self).__init__() def forward(self, x): # 这里只是示意,实际需要实现具体的小波变换算法 return x # 简单的Unet模块示意 class SimpleUNet(nn.Module): def __init__(self): super(SimpleUNet, self).__init__() self.wavelet = WaveletTransform() # 后续添加Unet的具体网络层 def forward(self, x): x = self.wavelet(x) # 后续添加Unet的前向传播逻辑 return x model = SimpleUNet() input_tensor = torch.randn(1, 3, 256, 256) output = model(input_tensor) ```
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