SwinTransformer学习记录（二）之SwinTransformer Block

在前面的章节中，我们学习了SwinTransformer的整体框架，其主要由Patch Merging模块与SwinTansformer Block模块组成，

Patch Embedding

在输入进Swin Transformer Block 前，需要将图片切成一个个 patch，然后嵌入向量。

具体做法是对原始图片裁成一个个 window_size * window_size 的窗口大小，然后进行嵌入。

这里可以通过二维卷积层，将 stride，kernel_size 设置为 window_size 大小。设定输出通道来确定嵌入向量的大小。最后将 H,W 维度展开，并移动到第一维度。这里的window_size设置为4，具体过程如下，其他阶段的Patch也是如法炮制。

class PatchEmbed(nn.Module):
    """ Image to Patch Embedding
    Args:
        patch_size (int): Patch token size. Default: 4.
        in_chans (int): Number of input image channels. Default: 3.
        embed_dim (int): Number of linear projection output channels. Default: 96.
        norm_layer (nn.Module, optional): Normalization layer. Default: None
    """
    def __init__(self, patch_size=4, in_chans=3, embed_dim=96, norm_layer=None):
        super().__init__()
        patch_size = to_2tuple(patch_size)
        self.patch_size = patch_size
        self.in_chans = in_chans
        self.embed_dim = embed_dim
        self.proj = nn.Conv2d(in_chans, embed_dim, kernel_size=patch_size, stride=patch_size)
        if norm_layer is not None:
            self.norm = norm_layer(embed_dim)
        else:
            self.norm = None
    def forward(self, x):
        """Forward function."""
        # padding
        _, _, H, W = x.size()
        if W % self.patch_size[1] != 0:
            x = F.pad(x, (0, self.patch_size[1] - W % self.patch_size[1]))
        if H % self.patch_size[0] != 0:
            x = F.pad(x, (0, 0, 0, self.patch_size[0] - H % self.patch_size[0]))
        x = self.proj(x)  # B C Wh Ww
        if self.norm is not None:
            Wh, Ww = x.size(2), x.size(3)
            x = x.flatten(2).transpose(1, 2)
            x = self.norm(x)
            x = x.transpose(1, 2).view(-1, self.embed_dim, Wh, Ww)
        return x

Patch Merging

该模块的作用是在每个stage 开始前做降采样，用于缩小分辨率，调整通道数。

在 CNN 中，则是在每个 Stage 开始前用stride=2的卷积/池化层来降低分辨率。
每次降采样是两倍，因此在行方向和列方向上，间隔 2 选取元素。

然后拼接在一起作为一整个张量，最后展开。此时通道维度会变成原先的 4 倍（因为 H,W 各缩小 2 倍），此时再通过一个全连接层再调整通道维度为原来的两倍。如下图所示：

class PatchMerging(nn.Module):
    """ Patch Merging Layer
    Args:
        dim (int): Number of input channels.
        norm_layer (nn.Module, optional): Normalization layer.  Default: nn.LayerNorm
    """
    def __init__(self, dim, norm_layer=nn.LayerNorm):
        super().__init__()
        self.dim = dim
        self.reduction = nn