21 HRFormer:High-Resolution Transformer for Dense Prediction

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 1 背景

ViT 的提出让人们看到了 Transformer 在 图像分类任务上的潜力,紧随其后还有很多相关的改进,如知识蒸馏、更深的网络结构、引入卷积等方法,但 ViT 及其类似的方法都缺失了局部空间的信息,难以用于密集预测。还有一些方法聚焦在了使用 Transformer 来实现分割、检测等密集预测任务。

2 动机

由于 ViT 等方法使用 16x16 作为输入 patch 的大小,且网络是单个分辨率的,缺失了处理多尺度目标的能力,所以作者提出了一个 High-Resolution Transformer (HRFormer),来提出丰富的空间信息并且为密集预测提供多分辨率的特征表达。

3 方法

HRFormer 的结构类似于 HRNet,其结构如图 1,图 1 的左半部分表示了 local-window self-attention 如何更新 2D 输入表达,每个 window 内部的 attention 是独立进行的:

  • 首先,在 stem 和第一个 stage 都使用了卷积,类似于 [11,49],它们也证明了在浅层使用卷积的效果是比较好的
  • 接着,通过并行的使用 medium 和 low resolution 的 streams 来加强高分辨率 stream,从而提升高分辨率特征的表达。使用多分辨率特征后,HRFormer 能够进行多尺度的建模。
  • 最后,HRFormer 通过 multi-scale fusion module 进行了 multi-
### PanoFormer 模型简介 PanoFormer 是一种基于 Transformer 的架构设计,专门用于处理全景图像中的密集目标检测任务。该模型通过引入全局上下文感知机制来增强特征表示能力,从而更好地适应全景图像的特点[^1]。 全景图像是指覆盖整个场景视野的图像形式,其具有高分辨率、大范围视角等特点。然而,在这种类型的图像上执行密集目标检测是一项挑战性的任务,因为传统的卷积神经网络 (CNN) 很难捕捉到全局依赖关系以及应对尺度变化较大的对象。而 PanoFormer 利用了自注意力机制的优势,能够有效解决这些问题[^2]。 #### 架构特点 PanoFormer 主要由以下几个部分组成: 1. **多尺度特征提取模块**: 使用改进版的 Swin Transformer 或其他类似的分层结构作为骨干网路,以生成不同层次上的特征金字塔。 2. **全景分割头(Panoptic Segmentation Head)**: 结合实例级和语义级别的预测结果完成最终输出。此头部集成了动态卷积操作与位置编码技术,进一步提升了对于复杂背景下的小物体识别精度[^3]。 3. **交叉视图融合单元(Cross-View Fusion Unit, CVFU)**: 针对球面投影带来的几何失真问题提出了创新解决方案——即通过对相邻像素间的关系建模实现更精确的空间映射转换[^4]。 以下是简单的伪代码展示如何构建基本框架: ```python class PanoFormer(nn.Module): def __init__(self, backbone, neck=None, panoptic_head=None): super().__init__() self.backbone = backbone # e.g., SwinTransformer self.neck = neck # Optional feature fusion module self.panoptic_head = panoptic_head def forward(self, x): features = self.backbone(x) if self.neck is not None: features = self.neck(features) output = self.panoptic_head(features) return output ``` ### 实现细节 为了提高效率并减少计算成本,可以采用稀疏采样策略仅关注感兴趣区域(ROI),同时利用混合精度训练加速收敛过程[^5]。此外还可以探索不同的预处理方法比如鱼眼校正或者立方体贴图变换等方式优化输入数据质量以便于后续分析阶段获得更好的效果表现。
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