51-17 视频理解串讲— MViT,Multiscale Vision Transformer 论文精读

本文介绍了Facebook AI的MViT模型,它是Transformer与多尺度分层建模的融合,适用于视频和图像识别。MViT通过在降低空间分辨率的同时增加通道容量,创建多尺度特征金字塔,提高了模型在视觉识别任务中的表现。相较于传统Transformer,MViT在计算和参数效率上有显著优势。

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继TimeSformer模型之后,咱们再介绍两篇来自Facebook AI的论文,即Multiscale Vision Transformers以及改进版MViTv2: Improved Multiscale Vision Transformers for Classification and Detection。

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MViT,Multiscale Vision Transformers

MViT就是Transformer和多尺度分层建模相融合的产物。

Abstract

通过将多尺度、层次性特征的开创性思想与transformer模型联系起来,我们提出了用于视频和图像识别的多尺度视觉transformer,MViT。多尺度transformer有几个channel-resolution扩展过程。从输入分辨率和一个小的通道维度开始,每个stage分层地扩展通道容量,同时降低空间分辨率。这创建了一个多尺度的特征金字塔,其中早期的层以高空间分辨率运行ÿ

### 多尺度Swin Transformer概述 多尺度Swin Transformer通过引入层次化的特征图表示,在不同尺度上捕捉空间关系,从而增强了模型处理复杂视觉模式的能力[^1]。这种架构设计使得Swin Transformer不仅能够有效提取局部细节信息,还能兼顾全局结构特性。 #### 原理 为了实现多尺度感知能力,Swin Transformer采用了滑动窗口机制来计算自注意力分数。具体来说: - **滑动窗口划分**:输入图像被划分为多个不重叠的小窗口(通常是7×7),每个窗口内独立执行标准的自我关注操作。 - **移位窗口方案**:为了避免相邻窗口间的信息隔离问题,每隔一层会应用一次移位窗口策略,即让部分像素跨越原有边界进入新的窗口范围参与计算,这样可以在一定程度上模拟跨区域交互效果而不显著增加计算量。 这些技术手段共同作用下,实现了高效而灵活的空间建模功能,尤其适合于需要精细分辨的对象检测、语义分割等任务需求。 ```python import torch from timm.models.layers import DropPath, to_2tuple, trunc_normal_ class WindowAttention(nn.Module): """Window based multi-head self attention (W-MSA) module with relative position bias. Args: dim (int): Number of input channels. window_size (tuple[int]): The height and width of the window. num_heads (int): Number of attention heads. """ def __init__(self, dim, window_size, num_heads, qkv_bias=True, attn_drop=0., proj_drop=0.): super().__init__() ... ``` 此代码片段展示了如何定义一个基于窗口的多头自注意力模块`WindowAttention`,它是构建整个网络框架的基础组件之一。 #### 应用场景 得益于上述独特的设计理念和技术特点,多尺度Swin Transformers已被广泛应用于各类计算机视觉挑战赛以及实际工程项目当中,特别是在以下几个方面表现突出: - **目标检测**:由于具备强大的上下文理解力和精准定位优势,因此非常适合用于识别图片中的特定物体实例位置及其类别标签; - **语义/全景分割**:凭借出色的细粒度解析能力和对整体布局的良好把握,可帮助机器更好地理解和描述环境构成要素之间的相互联系; - **姿态估计与动作识别**:对于涉及人体关节关键点预测或是连续帧序列分析的任务而言,该类模型同样展现出了卓越的效果。
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