建模长期依赖关系对于理解计算机视觉中的任务至关重要。尽管卷积神经网络（CNN）在许多视觉任务中都表现出色，但由于它们通常由当地核层组成，因此它们仍然限制捕获长期结构化关系。但是，完全连接的图（例如变形金刚中的自我发项操作）对这种建模是有益的，但是，其计算开销非常有用。在本文中，我们提出了一个动态图形消息传递网络，与建模完全连接的图形相比，该网络大大降低了计算复杂性。这是通过在图表中自适应采样节点（以输入为条件）来实现的，以传递消息传递。基于采样节点，我们动态预测节点依赖性滤波器权重和亲和力矩阵，以在它们之间传播信息。这种公式使我们能够设计一个自我发挥的模块，更重要的是，我们将基于变压器的新骨干网络用于图像分类预处理，并用于解决各种下游任务（对象检测，实例和语义细分）。使用此模型，我们在四个不同任务上的强，最先进的基线方面显示出显着改进。我们的方法还优于完全连接的图形，同时使用较少的浮点操作和参数。代码和型号将在https://github.com/fudan-zvg/dgmn2上公开提供。

建模长期依赖关系对于理解计算机视觉中的任务至关重要。尽管CNN在许多视觉任务中都表现出色，但由于它们通常由当地核层组成，因此它们仍然受到捕获长期结构关系的限制。完全连接的图对这种建模是有益的，但是，其计算开销是高度的。我们提出了一个动态图形消息传递网络，与建模完全连接的图形相比，该网络大大降低了计算复杂性。这是通过在图表中自适应采样节点（以输入为条件）来实现的，以传递消息传递。基于采样节点，我们动态预测节点依赖性滤波器权重和亲和力矩阵，以在它们之间传播信息。使用此模型，我们在三个不同的任务和骨干体系结构方面显示了强大的，最先进的基线的显着改进。我们的方法还优于完全连接的图形，同时使用较少的浮点操作和参数。项目网站是http://www.robots.ox.ac.uk/~lz/dgmn/

视觉表示学习是解决各种视力问题的关键。依靠开创性的网格结构先验，卷积神经网络（CNN）已成为大多数深视觉模型的事实上的标准架构。例如，经典的语义分割方法通常采用带有编码器编码器体系结构的完全横向卷积网络（FCN）。编码器逐渐减少了空间分辨率，并通过更大的接受场来学习更多抽象的视觉概念。由于上下文建模对于分割至关重要，因此最新的努力一直集中在通过扩张（即极度）卷积或插入注意力模块来增加接受场。但是，基于FCN的体系结构保持不变。在本文中，我们旨在通过将视觉表示学习作为序列到序列预测任务来提供替代观点。具体而言，我们部署纯变压器以将图像编码为一系列贴片，而无需局部卷积和分辨率减少。通过在变压器的每一层中建立的全球环境，可以学习更强大的视觉表示形式，以更好地解决视力任务。特别是，我们的细分模型（称为分割变压器（SETR））在ADE20K上擅长（50.28％MIOU，这是提交当天测试排行榜中的第一个位置），Pascal环境（55.83％MIOU），并在CityScapes上达到竞争成果。此外，我们制定了一个分层局部全球（HLG）变压器的家族，其特征是窗户内的本地关注和跨窗户的全球性专注于层次结构和金字塔架构。广泛的实验表明，我们的方法在各种视觉识别任务（例如，图像分类，对象检测和实例分割和语义分割）上实现了吸引力的性能。

ous vision tasks without convolutions, where it can be used as a direct replacement for CNN backbones. (3) We validate PVT through extensive experiments, showing that it boosts the performance of many downstream tasks, including object detection, instance and semantic segmentation. For example, with a comparable number of parameters, PVT+RetinaNet achieves 40.4 AP on the COCO dataset, surpassing ResNet50+RetinNet (36.3 AP) by 4.1 absolute AP (see Figure 2). We hope that PVT could serve as an alternative and useful backbone for pixel-level predictions and facilitate future research.

变压器最近在各种视觉任务上表现出卓越的性能。大型有时甚至全球，接收领域赋予变换器模型，并通过其CNN对应物具有更高的表示功率。然而，简单地扩大接收领域也产生了几个问题。一方面，使用致密的注意，例如，在VIT中，导致过度的记忆和计算成本，并且特征可以受到超出兴趣区域的无关紧要的影响。另一方面，PVT或SWIN变压器采用的稀疏注意是数据不可知论，可能会限制模拟长距离关系的能力。为了缓解这些问题，我们提出了一种新型可变形的自我关注模块，其中以数据相关的方式选择密钥和值对中的密钥和值对的位置。这种灵活的方案使自我关注模块能够专注于相关区域并捕获更多的信息性功能。在此基础上，我们呈现可变形的关注变压器，一般骨干模型，具有可变形关注的图像分类和密集预测任务。广泛的实验表明，我们的模型在综合基准上实现了一致的改善结果。代码可在https://github.com/leaplabthu/dat上获得。

The three existing dominant network families, i.e., CNNs, Transformers, and MLPs, differ from each other mainly in the ways of fusing spatial contextual information, leaving designing more effective token-mixing mechanisms at the core of backbone architecture development. In this work, we propose an innovative token-mixer, dubbed Active Token Mixer (ATM), to actively incorporate flexible contextual information distributed across different channels from other tokens into the given query token. This fundamental operator actively predicts where to capture useful contexts and learns how to fuse the captured contexts with the query token at channel level. In this way, the spatial range of token-mixing can be expanded to a global scope with limited computational complexity, where the way of token-mixing is reformed. We take ATM as the primary operator and assemble ATMs into a cascade architecture, dubbed ATMNet. Extensive experiments demonstrate that ATMNet is generally applicable and comprehensively surpasses different families of SOTA vision backbones by a clear margin on a broad range of vision tasks, including visual recognition and dense prediction tasks. Code is available at https://github.com/microsoft/ActiveMLP.

本文解决了由多头自我注意力（MHSA）中高计算/空间复杂性引起的视觉变压器的低效率缺陷。为此，我们提出了层次MHSA（H-MHSA），其表示以层次方式计算。具体而言，我们首先将输入图像分为通常完成的补丁，每个补丁都被视为令牌。然后，拟议的H-MHSA学习本地贴片中的令牌关系，作为局部关系建模。然后，将小贴片合并为较大的贴片，H-MHSA对少量合并令牌的全局依赖性建模。最后，汇总了本地和全球专注的功能，以获得具有强大表示能力的功能。由于我们仅在每个步骤中计算有限数量的令牌的注意力，因此大大减少了计算负载。因此，H-MHSA可以在不牺牲细粒度信息的情况下有效地模拟令牌之间的全局关系。使用H-MHSA模块合并，我们建立了一个基于层次的变压器网络的家族，即HAT-NET。为了证明在场景理解中HAT-NET的优越性，我们就基本视觉任务进行了广泛的实验，包括图像分类，语义分割，对象检测和实例细分。因此，HAT-NET为视觉变压器提供了新的视角。可以在https://github.com/yun-liu/hat-net上获得代码和预估计的模型。

Most recent semantic segmentation methods adopt a fully-convolutional network (FCN) with an encoderdecoder architecture. The encoder progressively reduces the spatial resolution and learns more abstract/semantic visual concepts with larger receptive fields. Since context modeling is critical for segmentation, the latest efforts have been focused on increasing the receptive field, through either dilated/atrous convolutions or inserting attention modules. However, the encoder-decoder based FCN architecture remains unchanged. In this paper, we aim to provide an alternative perspective by treating semantic segmentation as a sequence-to-sequence prediction task. Specifically, we deploy a pure transformer (i.e., without convolution and resolution reduction) to encode an image as a sequence of patches. With the global context modeled in every layer of the transformer, this encoder can be combined with a simple decoder to provide a powerful segmentation model, termed SEgmentation TRansformer (SETR). Extensive experiments show that SETR achieves new state of the art on ADE20K (50.28% mIoU), Pascal Context (55.83% mIoU) and competitive results on Cityscapes. Particularly, we achieve the first position in the highly competitive ADE20K test server leaderboard on the day of submission.

我们介绍克斯内变压器，一种高效且有效的变压器的骨干，用于通用视觉任务。变压器设计的具有挑战性的问题是，全球自我关注来计算成本昂贵，而局部自我关注经常限制每个令牌的相互作用。为了解决这个问题，我们开发了以平行的横向和垂直条纹在水平和垂直条纹中计算自我关注的交叉形窗口自我关注机制，通过将输入特征分成相等的条纹而获得的每个条纹宽度。我们提供了条纹宽度效果的数学分析，并改变变压器网络的不同层的条纹宽度，这在限制计算成本时实现了强大的建模能力。我们还介绍了本地增强的位置编码（LEPE），比现有的编码方案更好地处理本地位置信息。 LEPE自然支持任意输入分辨率，因此对下游任务特别有效和友好。 CSWIN变压器并入其具有这些设计和分层结构，展示了普通愿景任务的竞争性能。具体来说，它在ImageNet-1K上实现了85.4 \％Top-1精度，而无需任何额外的培训数据或标签，53.9盒AP和46.4掩模AP，ADE20K语义分割任务上的52.2 Miou，超过以前的状态 - 在类似的拖鞋设置下，艺术品+1.2，+2.0，+1.4和+2.0分别为+1.2，+2.0，+1.4和+2.0。通过在较大的数据集Imagenet-21k上进行前预先预订，我们在Ave20K上实现了87.5％的成像-1K和高分性能，55.7 miou。代码和模型可在https://github.com/microsoft/cswin-transformer中找到。

We propose focal modulation networks (FocalNets in short), where self-attention (SA) is completely replaced by a focal modulation mechanism for modeling token interactions in vision. Focal modulation comprises three components: (i) hierarchical contextualization, implemented using a stack of depth-wise convolutional layers, to encode visual contexts from short to long ranges, (ii) gated aggregation to selectively gather contexts for each query token based on its content, and (iii) element-wise modulation or affine transformation to inject the aggregated context into the query. Extensive experiments show FocalNets outperform the state-of-the-art SA counterparts (e.g., Swin and Focal Transformers) with similar computational costs on the tasks of image classification, object detection, and segmentation. Specifically, FocalNets with tiny and base size achieve 82.3% and 83.9% top-1 accuracy on ImageNet-1K. After pretrained on ImageNet-22K in 224 resolution, it attains 86.5% and 87.3% top-1 accuracy when finetuned with resolution 224 and 384, respectively. When transferred to downstream tasks, FocalNets exhibit clear superiority. For object detection with Mask R-CNN, FocalNet base trained with 1\times outperforms the Swin counterpart by 2.1 points and already surpasses Swin trained with 3\times schedule (49.0 v.s. 48.5). For semantic segmentation with UPerNet, FocalNet base at single-scale outperforms Swin by 2.4, and beats Swin at multi-scale (50.5 v.s. 49.7). Using large FocalNet and Mask2former, we achieve 58.5 mIoU for ADE20K semantic segmentation, and 57.9 PQ for COCO Panoptic Segmentation. Using huge FocalNet and DINO, we achieved 64.3 and 64.4 mAP on COCO minival and test-dev, respectively, establishing new SoTA on top of much larger attention-based models like Swinv2-G and BEIT-3. Code and checkpoints are available at https://github.com/microsoft/FocalNet.

最近，Vision Transformer通过推动各种视觉任务的最新技术取得了巨大的成功。视觉变压器中最具挑战性的问题之一是，图像令牌的较大序列长度会导致高计算成本（二次复杂性）。解决此问题的一个流行解决方案是使用单个合并操作来减少序列长度。本文考虑如何改善现有的视觉变压器，在这种变压器中，单个合并操作提取的合并功能似乎不太强大。为此，我们注意到，由于其在上下文抽象中的强大能力，金字塔池在各种视觉任务中已被证明是有效的。但是，在骨干网络设计中尚未探索金字塔池。为了弥合这一差距，我们建议在视觉变压器中将金字塔池汇总到多头自我注意力（MHSA）中，同时降低了序列长度并捕获强大的上下文特征。我们插入了基于池的MHSA，我们构建了一个通用视觉变压器主链，称为金字塔池变压器（P2T）。广泛的实验表明，与先前的基于CNN-和基于变压器的网络相比，当将P2T用作骨干网络时，它在各种视觉任务中显示出很大的优势。该代码将在https://github.com/yuhuan-wu/p2t上发布。

近期视觉变压器〜（VIT）模型在各种计算机视觉任务中展示了令人鼓舞的结果，因为他们的竞争力通过自我关注建模图像补丁或令牌的长距离依赖性。然而，这些模型通常指定每层中每个令牌特征的类似场景。这种约束不可避免地限制了每个自我注意层在捕获多尺度特征中的能力，从而导致处理具有不同尺度的多个对象的图像的性能下降。为了解决这个问题，我们提出了一种新颖和通用的策略，称为分流的自我关注〜（SSA），它允许VITS为每个关注层的混合秤的关注进行模拟。 SSA的关键概念是将异构接收领域的尺寸注入令牌：在计算自我注意矩阵之前，它选择性地合并令牌以表示较大的对象特征，同时保持某些令牌以保持细粒度的特征。这种新颖的合并方案能够自我注意，以了解具有不同大小的对象之间的关系，并同时降低令牌数字和计算成本。各种任务的广泛实验表明了SSA的优越性。具体而言，基于SSA的变压器实现了84.0 \％的前1个精度，并且在ImageNet上占据了最先进的焦距变压器，只有一半的模型尺寸和计算成本，并且在Coco上超过了焦点变压器1.3映射2.9 MIOU在ADE20K上类似参数和计算成本。代码已在https://github.com/oliverrensu/shunted-transformer发布。

香草自我注意的机制固有地依赖于预定和坚定的计算维度。这种僵化的性限制了它具有面向上下文的概括，可以带来更多的上下文提示和全球表示。为了减轻此问题，我们提出了一种可扩展的自我注意（SSA）机制，该机制利用两个缩放因素来释放查询，键和价值矩阵的维度，同时使它们不符合输入。这种可伸缩性可获得面向上下文的概括并增强对象灵敏度，从而将整个网络推向准确性和成本之间的更有效的权衡状态。此外，我们提出了一个基于窗口的自我注意事项（IWSA），该自我注意力（IWSA）通过重新合并独立的值代币并从相邻窗口中汇总空间信息来建立非重叠区域之间的相互作用。通过交替堆叠SSA和IWSA，可扩展的视觉变压器（可伸缩率）在通用视觉任务中实现最先进的性能。例如，在Imagenet-1K分类中，可伸缩率S的表现优于双胞胎-SVT-S，而Swin-T则比1.4％。

视觉变压器由于能够捕获图像中的长期依赖性的能力而成功地应用于图像识别任务。但是，变压器与现有卷积神经网络（CNN）之间的性能和计算成本仍然存在差距。在本文中，我们旨在解决此问题，并开发一个网络，该网络不仅可以超越规范变压器，而且可以超越高性能卷积模型。我们通过利用变压器来捕获长期依赖性和CNN来建模本地特征，从而提出了一个新的基于变压器的混合网络。此外，我们将其扩展为获得一个称为CMT的模型家族，比以前的基于卷积和基于变压器的模型获得了更好的准确性和效率。特别是，我们的CMT-S在ImageNet上获得了83.5％的TOP-1精度，而在拖鞋上的拖曳率分别比现有的DEIT和EficitiveNet小14倍和2倍。拟议的CMT-S还可以很好地概括CIFAR10（99.2％），CIFAR100（91.7％），花（98.7％）以及其他具有挑战性的视觉数据集，例如可可（44.3％地图），计算成本较小。

诸如对象检测和分割等密集的计算机视觉任务需要有效的多尺度特征表示，用于检测或分类具有不同大小的对象或区域。虽然卷积神经网络（CNNS）是这种任务的主导架构，但最近引入了视觉变压器（VITS）的目标是将它们替换为骨干。类似于CNN，VITS构建一个简单的多级结构（即，细致粗略），用于使用单尺度补丁进行多尺度表示。在这项工作中，通过从现有变压器的不同角度来看，我们探索了多尺度补丁嵌入和多路径结构，构建了多路径视觉变压器（MPVIT）。 MPVIT通过使用重叠的卷积贴片嵌入，将相同尺寸〜（即，序列长度，序列长度，序列长度的序列长度）嵌入不同尺度的斑块。然后，通过多个路径独立地将不同尺度的令牌独立地馈送到变压器编码器，并且可以聚合产生的特征，使得能够在相同特征级别的精细和粗糙的特征表示。由于多样化，多尺寸特征表示，我们的MPVits从微小〜（5m）缩放到基础〜（73米）一直在想象成分，对象检测，实例分段上的最先进的视觉变压器来实现卓越的性能，和语义细分。这些广泛的结果表明，MPVIT可以作为各种视觉任务的多功能骨干网。代码将在\ url {https://git.io/mpvit}上公开可用。

视觉变压器的最新进展在基于点产生自我注意的新空间建模机制驱动的各种任务中取得了巨大成功。在本文中，我们表明，视觉变压器背后的关键要素，即输入自适应，远程和高阶空间相互作用，也可以通过基于卷积的框架有效地实现。我们介绍了递归封闭式卷积（$ \ textit {g}^\ textit {n} $ conv），该卷积{n} $ conv）与封闭的卷积和递归设计执行高阶空间交互。新操作是高度灵活和可定制的，它与卷积的各种变体兼容，并将自我注意的两阶相互作用扩展到任意订单，而无需引入大量额外的计算。 $ \ textit {g}^\ textit {n} $ conv可以用作插件模块，以改善各种视觉变压器和基于卷积的模型。根据该操作，我们构建了一个名为Hornet的新型通用视觉骨干家族。关于ImageNet分类，可可对象检测和ADE20K语义分割的广泛实验表明，大黄蜂的表现优于Swin变形金刚，并具有相似的整体体系结构和训练配置的明显边距。大黄蜂还显示出对更多训练数据和更大模型大小的有利可伸缩性。除了在视觉编码器中的有效性外，我们还可以将$ \ textit {g}^\ textit {n} $ conv应用于特定于任务的解码器，并始终通过较少的计算来提高密集的预测性能。我们的结果表明，$ \ textIt {g}^\ textit {n} $ conv可以成为视觉建模的新基本模块，可有效结合视觉变形金刚和CNN的优点。代码可从https://github.com/raoyongming/hornet获得

虽然最初是为自然语言处理任务而设计的，但自我发挥的机制最近逐渐席卷了各种计算机视觉领域。但是，图像的2D性质带来了在计算机视觉中应用自我注意力的三个挑战。 （1）将图像作为1D序列忽略了其2D结构。 （2）对于高分辨率图像而言，二次复杂性太贵了。 （3）它仅捕获空间适应性，但忽略了通道适应性。在本文中，我们提出了一种新颖的线性注意力，名为“大核心注意”（LKA），以使自适应和远程相关性在自我注意力中避免其缺点。此外，我们提出了基于LKA的神经网络，即视觉注意力网络（VAN）。虽然非常简单，但范超过了相似的大小视觉变压器（VIT）和各种任务中的卷积神经网络（CNN），包括图像分类，对象检测，语义细分，泛型分割，姿势估计等。 ImageNet基准测试的精度为％，并为全景分割设置新的最先进性能（58.2 PQ）。此外，Van-B2超过Sw​​in-T 4％MIOU（50.1 vs. 46.1），用于ADE20K基准上的语义分割，2.6％AP（48.8 vs. 46.2）在COCO数据集上进行对象检测。它为社区提供了一种新颖的方法和简单而强大的基线。代码可从https://github.com/visual-crestention-network获得。

在本文中，我们提出了简单的关注机制，我们称之为箱子。它可以实现网格特征之间的空间交互，从感兴趣的框中采样，并提高变压器的学习能力，以获得几个视觉任务。具体而言，我们呈现拳击手，短暂的框变压器，通过从输入特征映射上的参考窗口预测其转换来参加一组框。通过考虑其网格结构，拳击手通过考虑其网格结构来计算这些框的注意力。值得注意的是，Boxer-2D自然有关于其注意模块内容信息的框信息的原因，使其适用于端到端实例检测和分段任务。通过在盒注意模块中旋转的旋转的不变性，Boxer-3D能够从用于3D端到端对象检测的鸟瞰图平面产生识别信息。我们的实验表明，拟议的拳击手-2D在Coco检测中实现了更好的结果，并且在Coco实例分割上具有良好的和高度优化的掩模R-CNN可比性。 Boxer-3D已经为Waymo开放的车辆类别提供了令人信服的性能，而无需任何特定的类优化。代码将被释放。

在图像变压器网络的编码器部分中的FineTuning佩带的骨干网一直是语义分段任务的传统方法。然而，这种方法揭示了图像在编码阶段提供的语义上下文。本文认为将图像的语义信息纳入预磨料的基于分层变换器的骨干，而FineTuning可显着提高性能。为实现这一目标，我们提出了一个简单且有效的框架，在语义关注操作的帮助下将语义信息包含在编码器中。此外，我们在训练期间使用轻量级语义解码器，为每个阶段提供监督对中间语义的先前地图。我们的实验表明，结合语义前导者增强了所建立的分层编码器的性能，随着絮凝物的数量略有增加。我们通过将Sromask集成到Swin-Cransformer的每个变体中提供了经验证明，因为我们的编码器与不同的解码器配对。我们的框架在CudeScapes数据集上实现了ADE20K数据集的新型58.22％的MIOU，并在Miou指标中提高了超过3％的内容。代码和检查点在https://github.com/picsart-ai-research/semask-egation上公开使用。

多尺度视觉变压器（VIT）已成为计算机视觉任务的强大骨干，而变压器量表中的自发计算则四处w.r.r.t.输入补丁编号。因此，现有的解决方案通常采用下采样操作（例如，平均合并）对密钥/值进行大幅降低计算成本。在这项工作中，我们认为，这种过度侵略性的下采样设计并不是可逆的，不可避免地会导致信息删除，尤其是对于物体中的高频组件（例如，纹理细节）。在小波理论的驱动下，我们构建了一种新的小波视觉变压器（\ textbf {Wave-vit}），该变压器以统一的方式通过小波变换和自我发挥学习来制定可逆的下采样。该提案可以通过对钥匙/价值观进行无损的下采样，从而实现自我发挥的学习，从而促进了追求更好的效率-VS-VS-Crifacy权衡。此外，逆小波变换被利用以通过扩大的接收场来汇总局部环境来增强自我注意力输出。我们通过广泛的实验比多个视觉任务（例如，图像识别，对象检测和实例分割）来验证波动的优势。它的性能超过了具有可比的拖鞋的最先进的VIT骨干。源代码可在\ url {https://github.com/yehli/imagenetmodel}中获得。