DINOv2:在没有监督的情况下学习鲁棒的视觉特征

摘要

最近在自然语言处理中对大量数据进行模型预训练的突破为计算机视觉中类似的基础模型开辟了道路。这些模型可以极大地简化图像在任何系统中的使用,因为它产生了通用的视觉特征,也就是说,无需微调就可以跨图像分布和任务工作的特征。这项工作表明,现有的预训练方法,特别是自监督方法,如果在来自不同来源的足够多的精心整理的数据上训练,可以产生这样的特征。我们重新审视现有的方法,并结合不同的技术,在数据和模型大小方面扩展我们的预训练。大多数技术贡献旨在加速和稳定大规模培训。在数据方面,我们提出了一个自动管道来构建一个专用的、多样化的、经过管理的图像数据集,而不是像自我监督文献中通常做的那样未经管理的数据。在模型方面,我们用1B个参数训练了一个ViT模型(Dosovitskiy等人,2020),并将其提炼成一系列较小的模型,这些模型在图像和像素级别的大多数基准上超过了可用的最佳通用功能OpenCLIP (Ilharco等人,2021)。

1、简介

学习任务无关的预训练表示已经成为自然语言处理(NLP)的标准(Radford等人;Raffel等人,2020;Chowdhery等人,2022;Hoffmann等人,2022;Touvron等人,2023)。人们可以"按原样"使用这些特征,即无需微调,并在下游任务上实现明显优于特定任务模型产生的性能(Brown等人,2020)。这一成功得益于使用前置目标对大量原始文本进行预训练,如无需监督的语言建模(Radford et al., 2017)或词向量(Devlin et al., 2018)。

遵循NLP中的这种范式转变,我们预计类似的"基础"模型将出现在计算机视觉中(B

### DINOv2用于目标检测的方法 DINOv2是一种强大的自监督学习方法,在图像表示方面表现出色。为了将其应用于目标检测任务,可以采用类似于DE-ViT框架的方式[^3]。 #### 预训练模型准备 首先需要获取预训练好的DINOv2模型权重文件以及对应的配置参数。可以从dinov2PyTorch项目的官方仓库下载所需的资源[^1]: ```bash !git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/di/dinov2 %cd dinov2/ ``` #### 构建基础网络结构 接下来要构建基于ViT的基础骨干网路,并加载上述获得的预训练权值。这部分工作主要集中在`Pretrained DINOv2 ViT`模块上,它负责提供高质量的特征表达给后续处理层使用。 #### 添加区域建议机制 引入RPN(Region Proposal Network)来生成候选框,这些候选框会被送入到ROI Align操作中进一步处理。通过这种方式能够有效地定位感兴趣的对象区域并裁剪出相应的特征映射。 #### 实现实例化特征提取 对于每一个由RPN产生的提议框,都需要计算其对应的实例级特征向量(`Instance Features`)。这一步骤有助于区分不同个体之间的差异性,从而提高最终分类准确性。 #### 设计头部组件完成预测 最后设计专门针对目标检测任务的头部分支——Detection Head 和 One-vs-Rest Classification Head 来实现具体的边界框回归及多标签分类功能。 以下是简化版代码示例展示如何集成各组成部分形成完整的检测流水线: ```python import torch from torchvision.models.detection import fasterrcnn_resnet50_fpn, FasterRCNN_ResNet50_FPN_Weights from dinov2.models.vision_transformer import vit_base_patch16 as dino_vit_b16 class DINOV2Detector(torch.nn.Module): def __init__(self, num_classes=91): super().__init__() # Load pretrained DINOv2 backbone self.backbone = dino_vit_b16(pretrained=True) # Define RPN & ROIAlign layers here... # Add detection heads including bbox regression and classification branches. self.detector_head = ... def forward(self, x): features = self.backbone(x) proposals = self.rpn(features) rois = roi_align(proposals, features) instance_features = extract_instance_feature(rois) detections = self.detector_head(instance_features) return detections detector = DINOV2Detector() detector.eval(); ``` 此段伪代码仅作为概念验证用途,请读者根据实际需求调整具体细节以适配各自的应用场景。
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