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Swin Transformer V2

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该模型于 2021-11-18 在 HF papers 上发布,并于 2022-07-27 贡献至 Hugging Face Transformers。

Swin Transformer V2

Swin Transformer V2 是一个拥有 30 亿参数的模型,专注于如何将视觉模型扩展至数十亿参数规模。它引入了残差后归一化(residual-post-norm)与余弦注意力(cosine attention)相结合的技术以提升训练稳定性,采用对数间隔的连续位置偏置(log-spaced continuous position bias)以更好地处理预训练与微调之间不同的图像分辨率,并提出了一种新的预训练方法(SimMIM)以减少对大量标注数据的需求。这些改进使得能够高效地训练非常大的模型(最高可达 30 亿参数),从而支持高分辨率图像的处理。

您可以在 Microsoft 组织下找到官方的 Swin Transformer V2 检查点。

点击右侧边栏中的 Swin Transformer V2 模型,以查看更多将 Swin Transformer V2 应用于视觉任务的示例。

Pipeline
AutoModel
from transformers import pipeline


pipeline = pipeline(
    task="image-classification",
    model="microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256",
    device=0
)
pipeline("https://huggingface.co/datasets/huggingface/documentation-images/resolve/main/pipeline-cat-chonk.jpeg")

备注

  • Swin Transformer V2 可以对任何高度和宽度均可被 32 整除的输入进行填充。
  • Swin Transformer V2 可以作为backbone使用。当output_hidden_states = True时,它会同时输出hidden_states和reshaped_hidden_states。其中reshaped_hidden_states的形状为(batch, num_channels, height, width),而不是(batch_size, sequence_length, num_channels)。

Swinv2Config

类 transformers.Swinv2Config

< >

( transformers_version: str | None = Nonearchitectures: list[str] | None = Noneoutput_hidden_states: bool | None = Falsereturn_dict: bool | None = Truedtype: str | torch.dtype | None = Nonechunk_size_feed_forward: int = 0is_encoder_decoder: bool = Falseid2label: dict[int, str] | dict[str, str] | None = Nonelabel2id: dict[str, int] | dict[str, str] | None = Noneproblem_type: Literal['regression', 'single_label_classification', 'multi_label_classification'] | None = Noneimage_size: int | list[int] | tuple[int, int] = 224patch_size: int | list[int] | tuple[int, int] = 4num_channels: int = 3embed_dim: int = 96depths: list[int] | tuple[int, ...] = (2, 2, 6, 2)num_heads: list[int] | tuple[int, ...] = (3, 6, 12, 24)window_size: int = 7pretrained_window_sizes: list[int] | tuple[int, ...] = (0, 0, 0, 0)mlp_ratio: float = 4.0qkv_bias: bool = Truehidden_dropout_prob: float | int = 0.0attention_probs_dropout_prob: float | int = 0.0drop_path_rate: float | int = 0.1hidden_act: str = 'gelu'use_absolute_embeddings: bool = Falseinitializer_range: float = 0.02layer_norm_eps: float = 1e-05encoder_stride: int = 32_out_features: list[str] | None = None_out_indices: list[int] | None = None )

参数

  • image_size (Union[int, list[int], tuple[int, int]],可选,默认为 224) — 每张图片的尺寸(分辨率)。
  • patch_size (Union[int, list[int], tuple[int, int]],可选,默认为 4) — 每个 patch 的大小(分辨率)。
  • num_channels (int,可选,默认为 3) — 输入通道的数量。
  • embed_dim (int,可选,默认为 96) — 嵌入和隐藏状态的维度。
  • depths (Union[list[int], tuple[int, ...]],可选,默认为 (2, 2, 6, 2)) — Transformer 中每一层的深度。
  • num_heads (Union[list[int], tuple[int, ...]],可选,默认为 (3, 6, 12, 24)) — Transformer 解码器中每个注意力层的注意力头数量。
  • window_size (int,可选,默认为 7) — 窗口大小。
  • pretrained_window_sizes (list(int),可选,默认为 [0, 0, 0, 0]) — 预训练期间窗口的大小。
  • mlp_ratio (float,可选,默认为 4.0) — MLP 隐藏层维度与嵌入维度的比值。
  • qkv_bias (bool,可选,默认为 True) — 是否向查询、键和值添加偏置。
  • hidden_dropout_prob (Union[float, int],可选,默认为 0.0) — 嵌入层、编码器和池化层中所有全连接层的 dropout 概率。
  • attention_probs_dropout_prob (Union[float, int],可选,默认为 0.0) — 注意力概率的 dropout 比率。
  • drop_path_rate (Union[float, int],可选,默认为 0.1) — 用于 patch 融合的 drop path 比率。
  • hidden_act (str,可选,默认为 gelu) — 解码器中的非线性激活函数(函数或字符串)。例如,"gelu"、 "relu"、"silu" 等。
  • use_absolute_embeddings (bool,可选,默认为 False) — 是否使用绝对位置嵌入。
  • initializer_range (float,可选,默认为 0.02) — 用于初始化所有权重矩阵的 truncated_normal_initializer 的标准差。
  • layer_norm_eps (float,可选,默认为 1e-05) — 层归一化层所使用的 epsilon 值。
  • encoder_stride (int,可选,默认为 32) — 在掩码图像建模的解码器头部中,用于提升空间分辨率的倍数因子。

这是用于存储 Swinv2Model 配置的类。它根据指定的参数实例化 Swinv2 模型,并定义模型架构。使用默认值实例化配置将得到与 microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256 类似的配置。

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 Swinv2Config, Swinv2Model

>>> # Initializing a Swinv2 microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256 style configuration
>>> configuration = Swinv2Config()

>>> # Initializing a model (with random weights) from the microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256 style configuration
>>> model = Swinv2Model(configuration)

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

Swinv2Model

类 transformers.Swinv2Model

< >

( config: Swinv2Configadd_pooling_layer = Trueuse_mask_token = False )

参数

  • config (Swinv2Config) — 模型的配置类,包含模型的所有参数。使用配置文件进行初始化时,不会加载与模型关联的权重,仅加载配置。请查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。
  • add_pooling_layer (bool,可选,默认为 True) — 是否应用池化层。
  • use_mask_token (bool,可选,默认为 False) — 是否在嵌入层中创建并应用掩码标记。

未添加任何特定头部的裸 Swinv2 模型,输出原始隐藏状态。

该模型继承自 PreTrainedModel。请查阅父类文档,了解该库为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、剪枝头等)。

该模型也是 PyTorch torch.nn.Module 的子类。 请将其作为常规的 PyTorch Module 使用,有关通用用法和行为的所有事项,请参阅 PyTorch 文档。

forward

< >

( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = Nonebool_masked_pos: typing.Optional[torch.BoolTensor] = Noneoutput_attentions: bool | None = Noneoutput_hidden_states: bool | None = Noneinterpolate_pos_encoding: bool = Falsereturn_dict: bool | None = None**kwargs ) → Swinv2ModelOutput or tuple(torch.Tensor)

参数

  • pixel_values (torch.Tensor,形状为 (batch_size, num_channels, image_size, image_size),可选) — 与输入图像对应的张量。可以使用 ViTImageProcessor 获取像素值。有关详细信息,请参阅 ViTImageProcessor.call()(processor_class 使用 ViTImageProcessor 处理图像)。
  • bool_masked_pos(形状为 (batch_size, num_patches) 的 torch.BoolTensor,可选)— 布尔掩码位置。指示哪些 patch 被掩码(1),哪些未被掩码(0)。
  • output_attentions (bool, 可选) — 是否返回所有注意力层的注意力张量。有关详细信息,请参阅返回张量中的 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,请参阅返回张量中的 hidden_states。
  • interpolate_pos_encoding (bool,可选,默认为 False) — 是否对预训练的位置编码进行插值。
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通元组。

返回值

Swinv2ModelOutput 或 tuple(torch.Tensor)

Swinv2ModelOutput 或 torch.Tensor 元组(当传入 return_dict=False 或 config.return_dict=False 时),其包含的元素取决于配置(Swinv2Config)和输入。

Swinv2Model 的 forward 方法重写了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传播的实现需要在此函数中定义,但之后应调用 Module 实例,而不是直接调用此函数,因为前者会负责执行预处理和后处理步骤,而后者则会静默地忽略这些步骤。

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

  • pooler_output(形状为 (batch_size, hidden_size) 的 torch.Tensor,可选,在传入 add_pooling_layer=True 时返回) — 最后一层隐藏状态的均值池化。

  • hidden_states (tuple[torch.Tensor, ...],可选,当传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(如果模型具有嵌入层,则包含嵌入层输出的一个张量,以及每个层输出的一个张量),形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)。

    模型在每一层输出处的隐藏状态,以及可选的初始嵌入输出。

  • attentions (tuple[torch.Tensor, ...],可选,当传入 output_attentions=True 或 config.output_attentions=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(每层一个),形状为 (batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)。

    注意力权重,即经过注意力 softmax 之后的权重,用于在自注意力头中计算加权平均值。

  • reshaped_hidden_states (tuple(torch.Tensor),可选,在传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(包含嵌入层输出以及每个阶段的输出各一个),形状为 (batch_size, hidden_size, height, width)。

    模型在每一层输出处的隐藏状态,以及重塑为包含空间维度的初始嵌入输出。

示例:

Swinv2ForMaskedImageModeling

class transformers.Swinv2ForMaskedImageModeling

< >

( config: Swinv2Config )

参数

  • config (Swinv2Config) — 模型的配置类,包含模型的所有参数。使用配置文件进行初始化时,不会加载与模型关联的权重,仅加载配置。请查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

在 SimMIM 中提出的 Swinv2 模型,其顶部添加了一个解码器,用于执行掩码图像建模。

该模型继承自 PreTrainedModel。请查阅父类文档,了解该库为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、剪枝头等)。

该模型也是 PyTorch torch.nn.Module 的子类。 请将其作为常规的 PyTorch Module 使用,有关通用用法和行为的所有事项,请参阅 PyTorch 文档。

forward

< >

( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = Nonebool_masked_pos: typing.Optional[torch.BoolTensor] = Noneoutput_attentions: bool | None = Noneoutput_hidden_states: bool | None = Noneinterpolate_pos_encoding: bool = Falsereturn_dict: bool | None = None**kwargs ) → Swinv2MaskedImageModelingOutput or tuple(torch.Tensor)

参数

  • pixel_values (torch.Tensor,形状为 (batch_size, num_channels, image_size, image_size),可选) — 与输入图像对应的张量。可以使用 ViTImageProcessor 获取像素值。有关详细信息,请参阅 ViTImageProcessor.call()(processor_class 使用 ViTImageProcessor 处理图像)。
  • bool_masked_pos(形状为 (batch_size, num_patches) 的 torch.BoolTensor)— 布尔掩码位置。指示哪些 patch 被掩码(1),哪些未被掩码(0)。
  • output_attentions (bool, 可选) — 是否返回所有注意力层的注意力张量。有关详细信息,请参阅返回张量中的 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,请参阅返回张量中的 hidden_states。
  • interpolate_pos_encoding (bool,可选,默认为 False) — 是否对预训练的位置编码进行插值。
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通元组。

返回值

Swinv2MaskedImageModelingOutput 或 tuple(torch.Tensor)

Swinv2MaskedImageModelingOutput 或 torch.Tensor 元组(当传入 return_dict=False 或 config.return_dict=False 时),其包含的元素取决于配置(Swinv2Config)和输入。

Swinv2ForMaskedImageModeling 的 forward 方法重写了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传播的实现需要在此函数中定义,但之后应调用 Module 实例,而不是直接调用此函数,因为前者会负责执行预处理和后处理步骤,而后者则会静默地忽略这些步骤。

  • loss (torch.Tensor,形状为 (1,),可选,当提供 bool_masked_pos 时返回) — 掩码图像建模 (MLM) 损失。

  • 重建(形状为 (batch_size, num_channels, height, width) 的 torch.Tensor)— 重建的像素值。

  • hidden_states (tuple[torch.Tensor, ...],可选,当传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(如果模型具有嵌入层,则包含嵌入层输出的一个张量,以及每个层输出的一个张量),形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)。

    模型在每一层输出处的隐藏状态,以及可选的初始嵌入输出。

  • attentions (tuple[torch.Tensor, ...],可选,当传入 output_attentions=True 或 config.output_attentions=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(每层一个),形状为 (batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)。

    注意力权重,即经过注意力 softmax 之后的权重,用于在自注意力头中计算加权平均值。

  • reshaped_hidden_states (tuple(torch.Tensor),可选,在传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(包含嵌入层输出以及每个阶段的输出各一个),形状为 (batch_size, hidden_size, height, width)。

    模型在每一层输出处的隐藏状态,以及重塑为包含空间维度的初始嵌入输出。

示例:

>>> from transformers import AutoImageProcessor, Swinv2ForMaskedImageModeling
>>> import torch
>>> from PIL import Image
>>> from huggingface_hub.utils import httpx
>>> from io import BytesIO

>>> url = "http://images.cocodataset.org/val2017/000000039769.jpg"
>>> with httpx.stream("GET", url) as response:
...     image = Image.open(BytesIO(response.read()))

>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256")
>>> model = Swinv2ForMaskedImageModeling.from_pretrained("microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256")

>>> num_patches = (model.config.image_size // model.config.patch_size) ** 2
>>> pixel_values = image_processor(images=image, return_tensors="pt").pixel_values
>>> # create random boolean mask of shape (batch_size, num_patches)
>>> bool_masked_pos = torch.randint(low=0, high=2, size=(1, num_patches)).bool()

>>> outputs = model(pixel_values, bool_masked_pos=bool_masked_pos)
>>> loss, reconstructed_pixel_values = outputs.loss, outputs.reconstruction
>>> list(reconstructed_pixel_values.shape)
[1, 3, 256, 256]

Swinv2ForImageClassification

class transformers.Swinv2ForImageClassification

< >

( config: Swinv2Config )

参数

  • config (Swinv2Config) — 模型的配置类,包含模型的所有参数。使用配置文件进行初始化时,不会加载与模型关联的权重,仅加载配置。请查看 from_pretrained() 方法以加载模型权重。

Swinv2 模型,顶部带有图像分类头(在 [CLS] token 的最终隐藏状态之上添加一个线性层),例如用于 ImageNet。

请注意,通过在模型的前向传播中将 interpolate_pos_encoding 设置为 True,可以对 SwinV2 进行微调,使其处理比训练时更高分辨率的图像。这会将预训练的位置嵌入插值到更高分辨率。

该模型继承自 PreTrainedModel。请查阅父类文档,了解该库为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、剪枝头等)。

该模型也是 PyTorch torch.nn.Module 的子类。 请将其作为常规的 PyTorch Module 使用,有关通用用法和行为的所有事项,请参阅 PyTorch 文档。

forward

< >

( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = Nonelabels: typing.Optional[torch.LongTensor] = Noneoutput_attentions: bool | None = Noneoutput_hidden_states: bool | None = Noneinterpolate_pos_encoding: bool = Falsereturn_dict: bool | None = None**kwargs ) → Swinv2ImageClassifierOutput or tuple(torch.Tensor)

参数

  • pixel_values (torch.Tensor,形状为 (batch_size, num_channels, image_size, image_size),可选) — 与输入图像对应的张量。可以使用 ViTImageProcessor 获取像素值。有关详细信息,请参阅 ViTImageProcessor.call()(processor_class 使用 ViTImageProcessor 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)。
  • output_attentions (bool, 可选) — 是否返回所有注意力层的注意力张量。有关详细信息,请参阅返回张量中的 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,请参阅返回张量中的 hidden_states。
  • interpolate_pos_encoding (bool,可选,默认为 False) — 是否对预训练的位置编码进行插值。
  • return_dict (bool, 可选) — 是否返回 ModelOutput 而不是普通元组。

返回值

Swinv2ImageClassifierOutput 或 tuple(torch.Tensor)

Swinv2ImageClassifierOutput 或 torch.Tensor 元组(当传入 return_dict=False 或 config.return_dict=False 时),其包含的元素取决于配置(Swinv2Config)和输入。

Swinv2ForImageClassification 的 forward 方法重写了 __call__ 特殊方法。

尽管前向传播的实现需要在此函数中定义,但之后应调用 Module 实例,而不是直接调用此函数,因为前者会负责执行预处理和后处理步骤,而后者则会静默地忽略这些步骤。

  • loss (torch.Tensor,形状为 (1,),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.Tensor)— 分类(或当 config.num_labels==1 时为回归)得分(SoftMax 之前)。

  • hidden_states (tuple[torch.Tensor, ...],可选,当传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(如果模型具有嵌入层,则包含嵌入层输出的一个张量,以及每个层输出的一个张量),形状为 (batch_size, sequence_length, hidden_size)。

    模型在每一层输出处的隐藏状态,以及可选的初始嵌入输出。

  • attentions (tuple[torch.Tensor, ...],可选,当传入 output_attentions=True 或 config.output_attentions=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(每层一个),形状为 (batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)。

    注意力权重,即经过注意力 softmax 之后的权重,用于在自注意力头中计算加权平均值。

  • reshaped_hidden_states (tuple(torch.Tensor),可选,在传入 output_hidden_states=True 或 config.output_hidden_states=True 时返回) — 一个 torch.Tensor 元组(包含嵌入层输出以及每个阶段的输出各一个),形状为 (batch_size, hidden_size, height, width)。

    模型在每一层输出处的隐藏状态,以及重塑为包含空间维度的初始嵌入输出。

示例:

>>> from transformers import AutoImageProcessor, Swinv2ForImageClassification
>>> import torch
>>> from datasets import load_dataset

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

>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256")
>>> model = Swinv2ForImageClassification.from_pretrained("microsoft/swinv2-tiny-patch4-window8-256")

>>> 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])
...
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