金字塔视觉Transformer (PVT)

概述

PVT 模型由 Wenhai Wang、Enze Xie、Xiang Li、Deng-Ping Fan、Kaitao Song、Ding Liang、Tong Lu、Ping Luo、Ling Shao 在《金字塔视觉Transformer：一个用于密集预测的通用骨干网络，无需卷积》中提出。PVT 是一种利用金字塔结构的视觉 Transformer，使其成为密集预测任务的有效骨干网络。具体来说，它允许使用更细粒度的输入（每个补丁 4 x 4 像素），同时随着 Transformer 的深入而缩小序列长度，从而降低计算成本。此外，还使用空间缩减注意力（SRA）层，以进一步减少学习高分辨率特征时的资源消耗。

论文摘要如下：

尽管卷积神经网络（CNN）在计算机视觉领域取得了巨大成功，但这项工作研究了一种更简单、无需卷积的骨干网络，适用于许多密集预测任务。与最近提出的专门用于图像分类的 Vision Transformer (ViT) 不同，我们引入了金字塔视觉 Transformer (PVT)，它克服了将 Transformer 移植到各种密集预测任务的困难。与当前的最新技术相比，PVT 具有多项优点。与通常产生低分辨率输出并导致高计算和内存成本的 ViT 不同，PVT 不仅可以在图像的密集分区上进行训练以实现高输出分辨率（这对于密集预测很重要），而且还使用渐进式缩小的金字塔来减少大特征图的计算量。PVT 继承了 CNN 和 Transformer 的优点，使其成为各种视觉任务的统一骨干网络，无需卷积，可以直接替代 CNN 骨干网络。我们通过大量实验验证了 PVT，表明它提升了许多下游任务的性能，包括目标检测、实例分割和语义分割。例如，在参数数量相当的情况下，PVT+RetinaNet 在 COCO 数据集上取得了 40.4 AP，比 ResNet50+RetinaNet（36.3 AP）高出 4.1 绝对 AP（参见图 2）。我们希望 PVT 能够作为像素级预测的替代和有用的骨干网络，并促进未来的研究。

此模型由 Xrenya 贡献。原始代码可在此处找到。

ImageNet-1K 上的 PVTv1

模型变体	大小	Acc@1	参数 (M)
PVT-Tiny	224	75.1	13.2
PVT-Small	224	79.8	24.5
PVT-Medium	224	81.2	44.2
PVT-Large	224	81.7	61.4

PvtConfig

类 transformers.PvtConfig

< 来源 >

( image_size: int = 224 num_channels: int = 3 num_encoder_blocks: int = 4 depths: list = [2, 2, 2, 2] sequence_reduction_ratios: list = [8, 4, 2, 1] hidden_sizes: list = [64, 128, 320, 512] patch_sizes: list = [4, 2, 2, 2] strides: list = [4, 2, 2, 2] num_attention_heads: list = [1, 2, 5, 8] mlp_ratios: list = [8, 8, 4, 4] hidden_act: Mapping = 'gelu' hidden_dropout_prob: float = 0.0 attention_probs_dropout_prob: float = 0.0 initializer_range: float = 0.02 drop_path_rate: float = 0.0 layer_norm_eps: float = 1e-06 qkv_bias: bool = True num_labels: int = 1000 **kwargs )

参数

image_size (int, 可选, 默认为 224) — 输入图像大小
num_channels (int, 可选, 默认为 3) — 输入通道数。
num_encoder_blocks (int, 可选, 默认为 4) — 编码器块的数量（即 Mix Transformer 编码器中的阶段）。
depths (list[int], 可选, 默认为 [2, 2, 2, 2]) — 每个编码器块中的层数。
sequence_reduction_ratios (list[int], 可选, 默认为 [8, 4, 2, 1]) — 每个编码器块中的序列缩减比率。
hidden_sizes (list[int], 可选, 默认为 [64, 128, 320, 512]) — 每个编码器块的维度。
patch_sizes (list[int], 可选, 默认为 [4, 2, 2, 2]) — 每个编码器块前的补丁大小。
strides (list[int], 可选, 默认为 [4, 2, 2, 2]) — 每个编码器块前的步幅。
num_attention_heads (list[int], 可选, 默认为 [1, 2, 5, 8]) — Transformer 编码器每个块中每个注意力层的注意力头数量。
mlp_ratios (list[int], 可选, 默认为 [8, 8, 4, 4]) — 编码器块中 Mix FFNs 的隐藏层大小与输入层大小的比率。
hidden_act (str 或 function, 可选, 默认为 "gelu") — 编码器和池化器中的非线性激活函数（函数或字符串）。如果是字符串，则支持 "gelu"、"relu"、"selu" 和 "gelu_new"。
hidden_dropout_prob (float, 可选, 默认为 0.0) — 嵌入、编码器和池化器中所有全连接层的 dropout 概率。
attention_probs_dropout_prob (float, 可选, 默认为 0.0) — 注意力概率的 dropout 比率。
initializer_range (float, 可选, 默认为 0.02) — 用于初始化所有权重矩阵的截断正态分布初始化器的标准差。
drop_path_rate (float, 可选, 默认为 0.0) — Transformer 编码器块中用于随机深度的 dropout 概率。
layer_norm_eps (float, 可选, 默认为 1e-06) — 层归一化层使用的 epsilon 值。
qkv_bias (bool, 可选, 默认为 True) — 是否为查询、键和值添加可学习的偏置。
num_labels (int, 可选, 默认为 1000) — 类别数量。

这是用于存储 PvtModel 配置的配置类。它用于根据指定的参数实例化 Pvt 模型，定义模型架构。使用默认值实例化配置将生成类似于 Pvt Xrenya/pvt-tiny-224 架构的配置。

配置对象继承自 PretrainedConfig，可用于控制模型输出。有关更多信息，请参阅 PretrainedConfig 的文档。

示例

>>> from transformers import PvtModel, PvtConfig

>>> # Initializing a PVT Xrenya/pvt-tiny-224 style configuration
>>> configuration = PvtConfig()

>>> # Initializing a model from the Xrenya/pvt-tiny-224 style configuration
>>> model = PvtModel(configuration)

>>> # Accessing the model configuration
>>> configuration = model.config

PvtImageProcessor

类 transformers.PvtImageProcessor

< 来源 >

( do_resize: bool = True size: typing.Optional[dict[str, int]] = None resample: Resampling = <Resampling.BILINEAR: 2> do_rescale: bool = True rescale_factor: typing.Union[int, float] = 0.00392156862745098 do_normalize: bool = True image_mean: typing.Union[float, list[float], NoneType] = None image_std: typing.Union[float, list[float], NoneType] = None **kwargs )

参数

do_resize (bool, 可选, 默认为 True) — 是否将图像的（高度，宽度）尺寸调整为指定的 (size["height"], size["width"])。可以通过 preprocess 方法中的 do_resize 参数覆盖。
size (dict, 可选, 默认为 {"height" -- 224, "width": 224})：调整大小后输出图像的大小。可以通过 preprocess 方法中的 size 参数覆盖。
resample (PILImageResampling, 可选, 默认为 Resampling.BILINEAR) — 如果调整图像大小，要使用的重采样过滤器。可以通过 preprocess 方法中的 resample 参数覆盖。
do_rescale (bool, 可选, 默认为 True) — 是否通过指定的比例 rescale_factor 缩放图像。可以通过 preprocess 方法中的 do_rescale 参数覆盖。
rescale_factor (int 或 float, 可选, 默认为 1/255) — 如果缩放图像，要使用的比例因子。可以通过 preprocess 方法中的 rescale_factor 参数覆盖。
do_normalize (bool, 可选, 默认为 True) — 是否归一化图像。可以通过 preprocess 方法中的 do_normalize 参数覆盖。
image_mean (float 或 list[float], 可选, 默认为 IMAGENET_DEFAULT_MEAN) — 归一化图像时使用的均值。这是一个浮点数或浮点数列表，其长度与图像中的通道数相同。可以通过 preprocess 方法中的 image_mean 参数覆盖。
image_std (float 或 list[float], 可选, 默认为 IMAGENET_DEFAULT_STD) — 归一化图像时使用的标准差。这是一个浮点数或浮点数列表，其长度与图像中的通道数相同。可以通过 preprocess 方法中的 image_std 参数覆盖。

构造 PVT 图像处理器。

preprocess

< 来源 >

( images: typing.Union[ForwardRef('PIL.Image.Image'), numpy.ndarray, ForwardRef('torch.Tensor'), list['PIL.Image.Image'], list[numpy.ndarray], list['torch.Tensor']] do_resize: typing.Optional[bool] = None size: typing.Optional[dict[str, int]] = None resample: Resampling = None do_rescale: typing.Optional[bool] = None rescale_factor: typing.Optional[float] = None do_normalize: typing.Optional[bool] = None image_mean: typing.Union[float, list[float], NoneType] = None image_std: typing.Union[float, list[float], NoneType] = None return_tensors: typing.Union[transformers.utils.generic.TensorType, str, NoneType] = None data_format: typing.Union[str, transformers.image_utils.ChannelDimension] = <ChannelDimension.FIRST: 'channels_first'> input_data_format: typing.Union[str, transformers.image_utils.ChannelDimension, NoneType] = None )

参数

images (ImageInput) — 要预处理的图像。期望单个或批处理图像，像素值范围为 0 到 255。如果传入像素值在 0 到 1 之间的图像，请设置 do_rescale=False。
do_resize (bool, 可选, 默认为 self.do_resize) — 是否调整图像大小。
size (dict[str, int], 可选, 默认为 self.size) — 字典格式为 {"height": h, "width": w}，指定调整大小后输出图像的尺寸。
resample (PILImageResampling 过滤器, 可选, 默认为 self.resample) — 如果调整图像大小，使用的 PILImageResampling 过滤器，例如 PILImageResampling.BILINEAR。仅当 do_resize 设置为 True 时有效。
do_rescale (bool, 可选, 默认为 self.do_rescale) — 是否将图像值重新缩放到 [0 - 1] 之间。
rescale_factor (float, 可选, 默认为 self.rescale_factor) — 如果 do_rescale 设置为 True，则按此重新缩放因子调整图像。
do_normalize (bool, 可选, 默认为 self.do_normalize) — 是否对图像进行归一化。
image_mean (float 或 list[float], 可选, 默认为 self.image_mean) — 如果 do_normalize 设置为 True，则使用的图像均值。
image_std (float 或 list[float], 可选, 默认为 self.image_std) — 如果 do_normalize 设置为 True，则使用的图像标准差。
return_tensors (str 或 TensorType, 可选) — 返回张量的类型。可以是以下之一：
- 未设置: 返回 np.ndarray 列表。
- TensorType.TENSORFLOW 或 'tf': 返回类型为 tf.Tensor 的批次。
- TensorType.PYTORCH 或 'pt': 返回类型为 torch.Tensor 的批次。
- TensorType.NUMPY 或 'np': 返回类型为 np.ndarray 的批次。
- TensorType.JAX 或 'jax': 返回类型为 jax.numpy.ndarray 的批次。
data_format (ChannelDimension 或 str, 可选, 默认为 ChannelDimension.FIRST) — 输出图像的通道维度格式。可以是以下之一：
- "channels_first" 或 ChannelDimension.FIRST: 图像格式为 (num_channels, height, width)。
- "channels_last" 或 ChannelDimension.LAST: 图像格式为 (height, width, num_channels)。
- 未设置: 使用输入图像的通道维度格式。
input_data_format (ChannelDimension 或 str, 可选) — 输入图像的通道维度格式。如果未设置，则从输入图像推断通道维度格式。可以是以下之一：
- "channels_first" 或 ChannelDimension.FIRST: 图像格式为 (num_channels, height, width)。
- "channels_last" 或 ChannelDimension.LAST: 图像格式为 (height, width, num_channels)。
- "none" 或 ChannelDimension.NONE: 图像格式为 (height, width)。

预处理一张或一批图像。

PvtImageProcessorFast

class transformers.PvtImageProcessorFast

< 来源 >

( **kwargs: typing_extensions.Unpack[transformers.image_processing_utils_fast.DefaultFastImageProcessorKwargs] )

构造一个快速 Pvt 图像处理器。

preprocess

< 来源 >

( images: typing.Union[ForwardRef('PIL.Image.Image'), numpy.ndarray, ForwardRef('torch.Tensor'), list['PIL.Image.Image'], list[numpy.ndarray], list['torch.Tensor']] *args **kwargs: typing_extensions.Unpack[transformers.image_processing_utils_fast.DefaultFastImageProcessorKwargs] ) → <class 'transformers.image_processing_base.BatchFeature'>

参数

images (Union[PIL.Image.Image, numpy.ndarray, torch.Tensor, list['PIL.Image.Image'], list[numpy.ndarray], list['torch.Tensor']]) — 要预处理的图像。期望单个或批次图像，像素值范围为 0 到 255。如果传入的图像像素值在 0 到 1 之间，请将 do_rescale=False 设置。
do_resize (bool, 可选) — 是否调整图像大小。
size (dict[str, int], 可选) — 描述模型的最大输入维度。
default_to_square (bool, 可选) — 如果尺寸为整数，调整图像大小时是否默认为正方形图像。
resample (Union[PILImageResampling, F.InterpolationMode, NoneType]) — 如果调整图像大小，使用的重采样过滤器。可以是枚举类型 PILImageResampling 之一。仅当 do_resize 设置为 True 时有效。
do_center_crop (bool, 可选) — 是否对图像进行中心裁剪。
crop_size (dict[str, int], 可选) — 应用 center_crop 后输出图像的尺寸。
do_rescale (bool, 可选) — 是否重新缩放图像。
rescale_factor (Union[int, float, NoneType]) — 如果 do_rescale 设置为 True，则按此重新缩放因子调整图像。
do_normalize (bool, 可选) — 是否对图像进行归一化。
image_mean (Union[float, list[float], NoneType]) — 用于归一化的图像均值。仅当 do_normalize 设置为 True 时有效。
image_std (Union[float, list[float], NoneType]) — 用于归一化的图像标准差。仅当 do_normalize 设置为 True 时有效。
do_convert_rgb (bool, 可选) — 是否将图像转换为 RGB。
return_tensors (Union[str, ~utils.generic.TensorType, NoneType]) — 如果设置为 `pt` 则返回堆叠的张量，否则返回张量列表。
data_format (~image_utils.ChannelDimension, 可选) — 输出图像的通道维度格式。仅支持 ChannelDimension.FIRST。为与慢速处理器兼容而添加。
input_data_format (Union[str, ~image_utils.ChannelDimension, NoneType]) — 输入图像的通道维度格式。如果未设置，则从输入图像推断通道维度格式。可以是以下之一：
- "channels_first" 或 ChannelDimension.FIRST: 图像格式为 (num_channels, height, width)。
- "channels_last" 或 ChannelDimension.LAST: 图像格式为 (height, width, num_channels)。
- "none" 或 ChannelDimension.NONE: 图像格式为 (height, width)。
device (torch.device, 可选) — 处理图像的设备。如果未设置，则从输入图像推断设备。
disable_grouping (bool, 可选) — 是否禁用按大小对图像进行分组以单独处理它们而不是批量处理。如果为 None，则如果图像在 CPU 上，则设置为 True，否则设置为 False。此选择基于经验观察，详情见此：https://github.com/huggingface/transformers/pull/38157

<class 'transformers.image_processing_base.BatchFeature'>

data (dict) — 由 call 方法返回的列表/数组/张量字典（“pixel_values”等）。
tensor_type (Union[None, str, TensorType], 可选) — 您可以在此处提供一个`tensor_type`，以便在初始化时将整数列表转换为PyTorch/TensorFlow/Numpy张量。

PvtForImageClassification

class transformers.PvtForImageClassification

< 来源 >

( config: PvtConfig )

参数

config (PvtConfig) — 包含模型所有参数的模型配置类。使用配置文件初始化不会加载与模型相关的权重，仅加载配置。请查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

Pvt 模型转换器，顶部带有一个图像分类头（[CLS] 标记最终隐藏状态顶部的线性层），例如用于 ImageNet。

此模型继承自 PreTrainedModel。请查看超类文档以获取库为其所有模型实现的通用方法（例如下载或保存、调整输入嵌入大小、修剪头部等）。

此模型也是 PyTorch torch.nn.Module 子类。请将其用作常规 PyTorch Module，并参考 PyTorch 文档中与通用用法和行为相关的所有事项。

forward

< 来源 >

( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] labels: typing.Optional[torch.Tensor] = None output_attentions: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None ) → transformers.modeling_outputs.ImageClassifierOutput or tuple(torch.FloatTensor)

参数

pixel_values (形状为 (batch_size, num_channels, image_size, image_size) 的 torch.Tensor, 可选) — 对应于输入图像的张量。像素值可以使用 {image_processor_class} 获取。有关详细信息，请参阅 {image_processor_class}.__call__（{processor_class} 使用 {image_processor_class} 处理图像）。
labels (形状为 (batch_size,) 的 torch.LongTensor, 可选) — 用于计算图像分类/回归损失的标签。索引应在 [0, ..., config.num_labels - 1] 范围内。如果 config.num_labels == 1，则计算回归损失（均方损失），如果 config.num_labels > 1，则计算分类损失（交叉熵损失）。
output_attentions (bool, 可选) — 是否返回所有注意力层的注意力张量。有关更多详细信息，请参阅返回张量下的 attentions。
output_hidden_states (bool, 可选) — 是否返回所有层的隐藏状态。有关更多详细信息，请参阅返回张量下的 hidden_states。
return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通的元组。

transformers.modeling_outputs.ImageClassifierOutput 或 tuple(torch.FloatTensor)

一个 transformers.modeling_outputs.ImageClassifierOutput 或一个 torch.FloatTensor 元组（如果传入 return_dict=False 或 config.return_dict=False），包含取决于配置 (PvtConfig) 和输入的不同元素。

loss (形状为 (1,) 的 torch.FloatTensor，可选，当提供 labels 时返回) — 分类损失（如果 config.num_labels==1，则为回归损失）。
logits (形状为 (batch_size, config.num_labels) 的 torch.FloatTensor) — 分类（如果 config.num_labels==1，则为回归）分数（SoftMax 之前）。
hidden_states (tuple(torch.FloatTensor), 可选, 当传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — torch.FloatTensor 元组（一个用于嵌入层的输出，如果模型有嵌入层，再加上每个阶段的输出）形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)。模型在每个阶段输出的隐藏状态（也称为特征图）。
attentions (tuple(torch.FloatTensor), 可选, 当传入 output_attentions=True 或 config.output_attentions=True 时返回) — torch.FloatTensor 元组（每层一个）形状为 (batch_size, num_heads, patch_size, sequence_length)。

注意力 softmax 后的注意力权重，用于计算自注意力头中的加权平均值。

PvtForImageClassification 的 forward 方法，覆盖了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传播的配方需要在此函数中定义，但此后应调用 Module 实例而不是此函数，因为前者负责运行预处理和后处理步骤，而后者则静默忽略它们。

示例

>>> from transformers import AutoImageProcessor, PvtForImageClassification
>>> import torch
>>> from datasets import load_dataset

>>> dataset = load_dataset("huggingface/cats-image")
>>> image = dataset["test"]["image"][0]

>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("Xrenya/pvt-tiny-224")
>>> model = PvtForImageClassification.from_pretrained("Xrenya/pvt-tiny-224")

>>> inputs = image_processor(image, return_tensors="pt")

>>> with torch.no_grad():
...     logits = model(**inputs).logits

>>> # model predicts one of the 1000 ImageNet classes
>>> predicted_label = logits.argmax(-1).item()
>>> print(model.config.id2label[predicted_label])
...

PvtModel

class transformers.PvtModel

< 来源 >

( config: PvtConfig )

参数

config (PvtConfig) — 包含模型所有参数的模型配置类。使用配置文件初始化不会加载与模型相关的权重，仅加载配置。请查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

裸 Pvt 模型，输出原始隐藏状态，顶部没有任何特定头部。

此模型继承自 PreTrainedModel。请查看超类文档以获取库为其所有模型实现的通用方法（例如下载或保存、调整输入嵌入大小、修剪头部等）。

此模型也是 PyTorch torch.nn.Module 子类。请将其用作常规 PyTorch Module，并参考 PyTorch 文档中与通用用法和行为相关的所有事项。

forward

< 来源 >

( pixel_values: FloatTensor output_attentions: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None ) → transformers.modeling_outputs.BaseModelOutput 或 tuple(torch.FloatTensor)

参数

pixel_values (形状为 (batch_size, num_channels, image_size, image_size) 的 torch.FloatTensor) — 对应于输入图像的张量。像素值可以使用 {image_processor_class} 获取。有关详细信息，请参阅 {image_processor_class}.__call__（{processor_class} 使用 {image_processor_class} 处理图像）。
output_attentions (bool, 可选) — 是否返回所有注意力层的注意力张量。有关更多详细信息，请参阅返回张量下的 attentions。
output_hidden_states (bool, 可选) — 是否返回所有层的隐藏状态。有关更多详细信息，请参阅返回张量下的 hidden_states。
return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通的元组。

transformers.modeling_outputs.BaseModelOutput 或 tuple(torch.FloatTensor)

一个 transformers.modeling_outputs.BaseModelOutput 或一个 torch.FloatTensor 元组（如果传入 return_dict=False 或 config.return_dict=False），包含取决于配置 (PvtConfig) 和输入的不同元素。

last_hidden_state (torch.FloatTensor, 形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)) — 模型最后一层输出的隐藏状态序列。
hidden_states (tuple(torch.FloatTensor), 可选, 当传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — torch.FloatTensor 元组（一个用于嵌入层的输出，如果模型有嵌入层，再加上每个层的输出）形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)。

模型在每个层输出的隐藏状态以及可选的初始嵌入输出。
attentions (tuple(torch.FloatTensor), 可选, 当传入 output_attentions=True 或 config.output_attentions=True 时返回) — torch.FloatTensor 元组（每层一个）形状为 (batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)。

注意力 softmax 后的注意力权重，用于计算自注意力头中的加权平均值。

PvtModel 的 forward 方法，覆盖了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传播的配方需要在此函数中定义，但此后应调用 Module 实例而不是此函数，因为前者负责运行预处理和后处理步骤，而后者则静默忽略它们。

示例

< > 在 GitHub 上更新

Transformer 模型

金字塔视觉Transformer (PVT)

概述

PvtConfig

类 transformers.PvtConfig

PvtImageProcessor

类 transformers.PvtImageProcessor

preprocess

PvtImageProcessorFast

class transformers.PvtImageProcessorFast

preprocess

PvtForImageClassification

class transformers.PvtForImageClassification

forward

PvtModel

class transformers.PvtModel

forward