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混合视觉变换器 (ViT Hybrid)

混合视觉变换器 (ViT Hybrid)

该模型目前处于维护模式,我们不接受任何更改其代码的新PR。 如果您在运行此模型时遇到任何问题,请重新安装支持此模型的最后一个版本:v4.40.2。 您可以通过运行以下命令来执行此操作:pip install -U transformers==4.40.2

概述

混合视觉Transformer(ViT)模型由Alexey Dosovitskiy、Lucas Beyer、Alexander Kolesnikov、Dirk Weissenborn、Xiaohua Zhai、Thomas Unterthiner、Mostafa Dehghani、Matthias Minderer、Georg Heigold、Sylvain Gelly、Jakob Uszkoreit、Neil Houlsby在《An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale》中提出。这是第一篇成功在ImageNet上训练Transformer编码器的论文,与熟悉的卷积架构相比,取得了非常好的结果。ViT混合是普通视觉Transformer的一个轻微变体,通过利用卷积骨干(特别是BiT),其特征被用作Transformer的初始“标记”。

论文的摘要如下:

尽管Transformer架构已成为自然语言处理任务的事实标准,但其在计算机视觉中的应用仍然有限。在视觉领域,注意力机制要么与卷积网络结合使用,要么用于替换卷积网络的某些组件,同时保持其整体结构不变。我们表明,这种对卷积网络的依赖是不必要的,直接应用于图像块序列的纯Transformer在图像分类任务中可以表现得非常好。当在大规模数据上进行预训练并转移到多个中型或小型图像识别基准(如ImageNet、CIFAR-100、VTAB等)时,Vision Transformer(ViT)与最先进的卷积网络相比,取得了优异的结果,同时训练所需的计算资源显著减少。

该模型由nielsr贡献。原始代码(用JAX编写)可以在这里找到。

使用缩放点积注意力 (SDPA)

PyTorch 包含一个原生的缩放点积注意力(SDPA)操作符,作为 torch.nn.functional 的一部分。这个函数 包含了几种实现,可以根据输入和使用的硬件进行应用。更多信息请参阅 官方文档GPU 推理 页面。

默认情况下,当有可用实现时,SDPA 用于 torch>=2.1.1,但你也可以在 from_pretrained() 中设置 attn_implementation="sdpa" 来明确请求使用 SDPA。

from transformers import ViTHybridForImageClassification
model = ViTHybridForImageClassification.from_pretrained("google/vit-hybrid-base-bit-384", attn_implementation="sdpa", torch_dtype=torch.float16)
...

为了获得最佳加速效果,我们建议以半精度加载模型(例如 torch.float16torch.bfloat16)。

在本地基准测试(A100-40GB,PyTorch 2.3.0,操作系统 Ubuntu 22.04)中,使用float32google/vit-hybrid-base-bit-384模型,我们在推理过程中看到了以下加速效果。

批量大小 平均推理时间(毫秒),eager模式 平均推理时间(毫秒),sdpa模型 加速比,Sdpa / Eager(倍)
1 29 18 1.61
2 26 18 1.44
4 25 18 1.39
8 34 24 1.42

资源

一份官方的 Hugging Face 和社区(由🌎表示)资源列表,帮助您开始使用 ViT Hybrid。

Image Classification

如果您有兴趣提交资源以包含在此处,请随时打开一个 Pull Request,我们将进行审核!理想情况下,资源应展示一些新内容,而不是重复现有资源。

ViTHybridConfig

transformers.ViTHybridConfig

< >

( backbone_config = None backbone = None use_pretrained_backbone = False use_timm_backbone = False backbone_kwargs = None hidden_size = 768 num_hidden_layers = 12 num_attention_heads = 12 intermediate_size = 3072 hidden_act = 'gelu' hidden_dropout_prob = 0.0 attention_probs_dropout_prob = 0.0 initializer_range = 0.02 layer_norm_eps = 1e-12 image_size = 224 patch_size = 1 num_channels = 3 backbone_featmap_shape = [1, 1024, 24, 24] qkv_bias = True **kwargs )

参数

  • backbone_config (Union[Dict[str, Any], PretrainedConfig], optional) — 骨干网络的配置,可以是字典形式或骨干网络的配置对象。
  • backbone (str, 可选) — 当backbone_configNone时使用的骨干网络名称。如果use_pretrained_backboneTrue,这将从timm或transformers库加载相应的预训练权重。如果use_pretrained_backboneFalse,这将加载骨干网络的配置并使用该配置初始化具有随机权重的骨干网络。
  • use_pretrained_backbone (bool, optional, defaults to False) — 是否使用预训练的权重作为骨干网络。
  • use_timm_backbone (bool, optional, defaults to False) — 是否从timm库加载backbone。如果为False,则从transformers库加载backbone。
  • backbone_kwargs (dict, 可选) — 从检查点加载时传递给AutoBackbone的关键字参数 例如 {'out_indices': (0, 1, 2, 3)}。如果设置了backbone_config,则不能指定此参数。
  • hidden_size (int, optional, 默认为 768) — 编码器层和池化层的维度。
  • num_hidden_layers (int, optional, 默认为 12) — Transformer 编码器中的隐藏层数量。
  • num_attention_heads (int, optional, 默认为 12) — Transformer 编码器中每个注意力层的注意力头数。
  • intermediate_size (int, optional, 默认为 3072) — Transformer 编码器中“中间”(即前馈)层的维度。
  • hidden_act (strfunction, 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,支持 "gelu""relu""selu""gelu_new"
  • hidden_dropout_prob (float, optional, 默认为 0.0) — 嵌入层、编码器和池化器中所有全连接层的 dropout 概率。
  • attention_probs_dropout_prob (float, optional, defaults to 0.0) — 注意力概率的丢弃比例。
  • initializer_range (float, 可选, 默认值为 0.02) — 用于初始化所有权重矩阵的截断正态初始化器的标准差。
  • layer_norm_eps (float, optional, defaults to 1e-12) — 层归一化层使用的epsilon值。
  • image_size (int, optional, 默认为 224) — 每张图像的尺寸(分辨率)。
  • patch_size (int, optional, defaults to 1) — 每个补丁的大小(分辨率)。
  • num_channels (int, optional, 默认为 3) — 输入通道的数量。
  • backbone_featmap_shape (List[int], 可选, 默认为 [1, 1024, 24, 24]) — 仅用于 hybrid 嵌入类型。骨干网络特征图的形状。
  • qkv_bias (bool, optional, defaults to True) — 是否在查询、键和值中添加偏置。

这是用于存储ViTHybridModel配置的配置类。它用于根据指定的参数实例化ViT混合模型,定义模型架构。使用默认值实例化配置将产生类似于ViT混合google/vit-hybrid-base-bit-384架构的配置。

配置对象继承自PretrainedConfig,可用于控制模型输出。阅读PretrainedConfig的文档以获取更多信息。

示例:

>>> from transformers import ViTHybridConfig, ViTHybridModel

>>> # Initializing a ViT Hybrid vit-hybrid-base-bit-384 style configuration
>>> configuration = ViTHybridConfig()

>>> # Initializing a model (with random weights) from the vit-hybrid-base-bit-384 style configuration
>>> model = ViTHybridModel(configuration)

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

ViTHybridImageProcessor

transformers.ViTHybridImageProcessor

< >

( do_resize: bool = True size: typing.Dict[str, int] = None resample: Resampling = do_center_crop: bool = True crop_size: typing.Dict[str, int] = None do_rescale: bool = True rescale_factor: typing.Union[int, float] = 0.00392156862745098 do_normalize: bool = True image_mean: typing.Union[float, typing.List[float], NoneType] = None image_std: typing.Union[float, typing.List[float], NoneType] = None do_convert_rgb: bool = True **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。可以在 preprocess 方法中被 do_resize 覆盖。
  • size (Dict[str, int] 可选, 默认为 {"shortest_edge" -- 224}): 调整大小后的图像尺寸。图像的最短边将调整为size[“shortest_edge”],最长边将调整以保持输入的宽高比。可以在preprocess方法中通过size覆盖此设置。
  • resample (PILImageResampling, 可选, 默认为 PILImageResampling.BICUBIC) — 如果调整图像大小,则使用的重采样过滤器。可以在 preprocess 方法中通过 resample 覆盖。
  • do_center_crop (bool, 可选, 默认为 True) — 是否将图像中心裁剪到指定的 crop_size。可以在 preprocess 方法中被 do_center_crop 覆盖。
  • crop_size (Dict[str, int] 可选, 默认为 224) — 应用 center_crop 后输出图像的大小。可以在 preprocess 方法中通过 crop_size 覆盖此设置。
  • do_rescale (bool, 可选, 默认为 True) — 是否通过指定的比例 rescale_factor 来重新缩放图像。可以在 preprocess 方法中通过 do_rescale 进行覆盖。
  • rescale_factor (intfloat, 可选, 默认为 1/255) — 如果重新缩放图像,则使用的缩放因子。可以在 preprocess 方法中通过 rescale_factor 覆盖。
  • do_normalize — 是否对图像进行归一化。可以在preprocess方法中通过do_normalize进行覆盖。
  • image_mean (floatList[float], 可选, 默认为 IMAGENET_STANDARD_MEAN) — 如果对图像进行归一化,则使用的均值。这是一个浮点数或与图像通道数长度相同的浮点数列表。可以通过 preprocess 方法中的 image_mean 参数进行覆盖。
  • image_std (floatList[float], 可选, 默认为 IMAGENET_STANDARD_STD) — 如果对图像进行归一化,则使用的标准差。这是一个浮点数或与图像通道数长度相同的浮点数列表。可以在 preprocess 方法中通过 image_std 参数进行覆盖。 可以在 preprocess 方法中通过 image_std 参数进行覆盖。
  • do_convert_rgb (bool, 可选, 默认为 True) — 是否将图像转换为RGB.

构建一个ViT混合图像处理器。

预处理

< >

( images: typing.Union[ForwardRef('PIL.Image.Image'), numpy.ndarray, ForwardRef('torch.Tensor'), typing.List[ForwardRef('PIL.Image.Image')], typing.List[numpy.ndarray], typing.List[ForwardRef('torch.Tensor')]] do_resize: bool = None size: typing.Dict[str, int] = None resample: Resampling = None do_center_crop: bool = None crop_size: int = None do_rescale: bool = None rescale_factor: float = None do_normalize: bool = None image_mean: typing.Union[float, typing.List[float], NoneType] = None image_std: typing.Union[float, typing.List[float], NoneType] = None do_convert_rgb: bool = None return_tensors: typing.Union[str, transformers.utils.generic.TensorType, NoneType] = None data_format: typing.Optional[transformers.image_utils.ChannelDimension] = input_data_format: typing.Union[str, transformers.image_utils.ChannelDimension, NoneType] = None **kwargs )

参数

  • 图像 (ImageInput) — 要预处理的图像。期望输入单个或批量的图像,像素值范围在0到255之间。如果传入的图像像素值在0到1之间,请设置 do_rescale=False.
  • do_resize (bool, optional, defaults to self.do_resize) — 是否调整图像大小.
  • size (Dict[str, int], 可选, 默认为 self.size) — 调整大小后的图像尺寸。图像的最短边将调整为size[“shortest_edge”],最长边将调整以保持输入的宽高比。
  • resample (int, 可选, 默认为 self.resample) — 如果调整图像大小,则使用的重采样过滤器。这可以是枚举 PILImageResampling 中的一个。只有在 do_resize 设置为 True 时才会生效。
  • do_center_crop (bool, optional, defaults to self.do_center_crop) — 是否对图像进行中心裁剪。
  • crop_size (Dict[str, int], 可选, 默认为 self.crop_size) — 中心裁剪的大小。仅在 do_center_crop 设置为 True 时有效。
  • do_rescale (bool, optional, defaults to self.do_rescale) — 是否对图像进行重新缩放.
  • rescale_factor (float, optional, defaults to self.rescale_factor) — 如果 do_rescale 设置为 True,则用于重新缩放图像的重新缩放因子。
  • do_normalize (bool, optional, defaults to self.do_normalize) — 是否对图像进行归一化处理。
  • image_mean (floatList[float], 可选, 默认为 self.image_mean) — 用于归一化的图像均值。仅在 do_normalize 设置为 True 时有效。
  • image_std (floatList[float], 可选, 默认为 self.image_std) — 用于归一化的图像标准差。仅在 do_normalize 设置为 True 时有效。
  • do_convert_rgb (bool, optional, defaults to self.do_convert_rgb) — 是否将图像转换为RGB.
  • return_tensors (strTensorType, 可选) — 返回的张量类型。可以是以下之一:
    • 未设置:返回一个 np.ndarray 列表。
    • TensorType.TENSORFLOW'tf':返回一个类型为 tf.Tensor 的批次。
    • TensorType.PYTORCH'pt':返回一个类型为 torch.Tensor 的批次。
    • TensorType.NUMPY'np':返回一个类型为 np.ndarray 的批次。
    • TensorType.JAX'jax':返回一个类型为 jax.numpy.ndarray 的批次。
  • data_format (ChannelDimensionstr, 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:
    • ChannelDimension.FIRST: 图像格式为 (num_channels, height, width)。
    • ChannelDimension.LAST: 图像格式为 (height, width, num_channels)。
    • 未设置:默认为输入图像的通道维度格式。
  • input_data_format (ChannelDimensionstr, 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"ChannelDimension.FIRST: 图像格式为 (num_channels, height, width)。
    • "channels_last"ChannelDimension.LAST: 图像格式为 (height, width, num_channels)。
    • "none"ChannelDimension.NONE: 图像格式为 (height, width)。

预处理一张图像或一批图像。

ViTHybridModel

transformers.ViTHybridModel

< >

( config: ViTHybridConfig add_pooling_layer: bool = True use_mask_token: bool = False )

参数

  • config (ViTHybridConfig) — 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,只会加载配置。查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

裸的ViT混合模型转换器输出原始隐藏状态,没有任何特定的头部。 该模型是一个PyTorch torch.nn.Module 子类。将其用作常规的PyTorch模块,并参考PyTorch文档以获取与一般使用和行为相关的所有信息。

前进

< >

( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = None bool_masked_pos: typing.Optional[torch.BoolTensor] = None head_mask: typing.Optional[torch.Tensor] = None output_attentions: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None interpolate_pos_encoding: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None ) transformers.modeling_outputs.BaseModelOutputWithPoolingtuple(torch.FloatTensor)

参数

  • pixel_values (torch.FloatTensor of shape (batch_size, num_channels, height, width)) — 像素值。像素值可以使用AutoImageProcessor获取。详情请参见 ViTHybridImageProcessor.call().
  • head_mask (torch.FloatTensor 形状为 (num_heads,)(num_layers, num_heads), 可选) — 用于屏蔽自注意力模块中选定的头部的掩码。掩码值在 [0, 1] 中选择:
    • 1 表示头部 未被屏蔽,
    • 0 表示头部 被屏蔽.
  • 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,请参见返回张量下的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,请参见返回张量下的hidden_states
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回一个 ModelOutput 而不是一个普通的元组。
  • bool_masked_pos (torch.BoolTensor of shape (batch_size, num_patches), optional) — 布尔掩码位置。指示哪些补丁被掩码(1)和哪些没有被掩码(0)。

返回

transformers.modeling_outputs.BaseModelOutputWithPoolingtuple(torch.FloatTensor)

一个 transformers.modeling_outputs.BaseModelOutputWithPooling 或一个由 torch.FloatTensor 组成的元组(如果传递了 return_dict=False 或当 config.return_dict=False 时),包含各种 元素,具体取决于配置(ViTHybridConfig)和输入。

  • last_hidden_state(形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)torch.FloatTensor)— 模型最后一层输出的隐藏状态序列。

  • pooler_output(形状为 (batch_size, hidden_size)torch.FloatTensor)— 序列的第一个标记(分类标记)在经过用于辅助预训练任务的层进一步处理后的最后一层隐藏状态。例如,对于BERT系列模型,这返回经过线性层和tanh激活函数处理后的分类标记。线性层的权重是在预训练期间通过下一个句子预测(分类)目标训练的。

  • hidden_statestuple(torch.FloatTensor)可选,当传递 output_hidden_states=True 或当 config.output_hidden_states=True 时返回)— 由 torch.FloatTensor 组成的元组(一个用于嵌入层的输出,如果模型有嵌入层,+ 一个用于每一层的输出),形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)

    模型在每一层输出处的隐藏状态加上可选的初始嵌入输出。

  • attentionstuple(torch.FloatTensor)可选,当传递 output_attentions=True 或当 config.output_attentions=True 时返回)— 由 torch.FloatTensor 组成的元组(每一层一个),形状为 (batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)

    注意力权重在注意力softmax之后,用于计算自注意力头中的加权平均值。

ViTHybridModel 的前向方法,重写了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传递的配方需要在此函数内定义,但之后应该调用Module实例而不是这个,因为前者负责运行预处理和后处理步骤,而后者会默默地忽略它们。

示例:

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

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

>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("google/vit-hybrid-base-bit-384")
>>> model = ViTHybridModel.from_pretrained("google/vit-hybrid-base-bit-384")

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

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

>>> last_hidden_states = outputs.last_hidden_state
>>> list(last_hidden_states.shape)
[1, 197, 768]

ViTHybridForImageClassification

transformers.ViTHybridForImageClassification

< >

( config: ViTHybridConfig )

参数

  • config (ViTHybridConfig) — 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,只会加载配置。查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

ViT混合模型转换器,顶部带有图像分类头(在[CLS]标记的最终隐藏状态之上的线性层),例如用于ImageNet。

该模型是一个PyTorch torch.nn.Module 子类。将其用作常规的PyTorch模块,并参考PyTorch文档以获取与一般使用和行为相关的所有信息。

前进

< >

( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = None head_mask: typing.Optional[torch.Tensor] = None labels: typing.Optional[torch.Tensor] = None output_attentions: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None interpolate_pos_encoding: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None ) transformers.modeling_outputs.ImageClassifierOutputtuple(torch.FloatTensor)

参数

  • pixel_values (torch.FloatTensor of shape (batch_size, num_channels, height, width)) — 像素值。像素值可以使用AutoImageProcessor获取。详情请参见 ViTHybridImageProcessor.call().
  • head_mask (torch.FloatTensor 形状为 (num_heads,)(num_layers, num_heads), 可选) — 用于屏蔽自注意力模块中选定的头部的掩码。掩码值在 [0, 1] 中选择:
    • 1 表示头部 未被屏蔽,
    • 0 表示头部 被屏蔽.
  • 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,请参见返回张量下的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,请参见返回张量下的hidden_states
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回一个 ModelOutput 而不是一个普通的元组。
  • labels (torch.LongTensor 形状为 (batch_size,), 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)。

返回

transformers.modeling_outputs.ImageClassifierOutputtuple(torch.FloatTensor)

一个 transformers.modeling_outputs.ImageClassifierOutput 或一个由 torch.FloatTensor 组成的元组(如果传递了 return_dict=False 或当 config.return_dict=False 时),包含各种 元素,具体取决于配置(ViTHybridConfig)和输入。

  • loss (torch.FloatTensor 形状为 (1,)可选,当提供 labels 时返回) — 分类(或回归,如果 config.num_labels==1)损失。

  • logits (torch.FloatTensor 形状为 (batch_size, config.num_labels)) — 分类(或回归,如果 config.num_labels==1)得分(在 SoftMax 之前)。

  • hidden_states (tuple(torch.FloatTensor)可选,当传递 output_hidden_states=True 或当 config.output_hidden_states=True 时返回) — 由 torch.FloatTensor 组成的元组(一个用于嵌入层的输出,如果模型有嵌入层,+ 一个用于每个阶段的输出)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,当传递 output_attentions=True 或当 config.output_attentions=True 时返回) — 由 torch.FloatTensor 组成的元组(每个层一个)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。

ViTHybridForImageClassification 的前向方法,重写了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传递的配方需要在此函数内定义,但之后应该调用Module实例而不是这个,因为前者负责运行预处理和后处理步骤,而后者会默默地忽略它们。

示例:

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

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

>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("google/vit-hybrid-base-bit-384")
>>> model = ViTHybridForImageClassification.from_pretrained("google/vit-hybrid-base-bit-384")

>>> 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])
tabby, tabby cat
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