在计算机视觉中广泛采用了预处理 - 最终的范式。但是,随着视觉变压器(VIT)的尺寸呈指数增长,鉴于较重的存储空间的头顶,完整的燃料变得过于望而却步。最近的研究是由参数效率转移学习(PETL)的动机,最近的研究试图插入轻巧的适应模块(例如,适配器层或及时令牌)以预处理VIT,并且仅释放这些模块,而预处理的权重则是冷冻的。但是,这些模块最初是为了芬太尼语言模型而提出的。尽管对VIT的口号很好,但他们的设计缺乏视觉任务的先验知识。在本文中,我们建议在VIT中构建卷积旁路(Convass)作为适应模块,仅引入了可训练参数的少量(少于模型参数的0.5%)以适应大型VIT。与其他PETL方法不同,卷积层的硬编码电感偏置的互惠受益,因此更适合视觉任务,尤其是在低数据表格中。 VTAB-1K基准和少量学习数据集的实验结果表明,Convass的表现优于当前面向语言的适应模块,这证明了对视觉模型量身定制面向视觉的适应模块的必要性。
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Recent work has explored the potential to adapt a pre-trained vision transformer (ViT) by updating only a few parameters so as to improve storage efficiency, called parameter-efficient transfer learning (PETL). Current PETL methods have shown that by tuning only 0.5% of the parameters, ViT can be adapted to downstream tasks with even better performance than full fine-tuning. In this paper, we aim to further promote the efficiency of PETL to meet the extreme storage constraint in real-world applications. To this end, we propose a tensorization-decomposition framework to store the weight increments, in which the weights of each ViT are tensorized into a single 3D tensor, and their increments are then decomposed into lightweight factors. In the fine-tuning process, only the factors need to be updated and stored, termed Factor-Tuning (FacT). On VTAB-1K benchmark, our method performs on par with NOAH, the state-of-the-art PETL method, while being 5x more parameter-efficient. We also present a tiny version that only uses 8K (0.01% of ViT's parameters) trainable parameters but outperforms full fine-tuning and many other PETL methods such as VPT and BitFit. In few-shot settings, FacT also beats all PETL baselines using the fewest parameters, demonstrating its strong capability in the low-data regime.
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尽管参数有效调整(PET)方法在自然语言处理(NLP)任务上显示出巨大的潜力,但其有效性仍然对计算机视觉(CV)任务的大规模转向进行了研究。本文提出了Conv-Adapter,这是一种专为CONCNET设计的PET模块。 Conv-Adapter具有轻巧的,可转让的域和架构,不合时宜,并且在不同的任务上具有广义性能。当转移下游任务时,Conv-Adapter将特定于任务的特征调制到主链的中间表示,同时保持预先训练的参数冻结。通过仅引入少量可学习的参数,例如,仅3.5%的RESNET50的完整微调参数,Conv-Adapter优于先前的宠物基线方法,并实现可比性或超过23个分类任务的全面调查的性能。它还在几乎没有分类的情况下表现出卓越的性能,平均利润率为3.39%。除分类外,Conv-Adapter可以推广到检测和细分任务,其参数降低了50%以上,但性能与传统的完整微调相当。
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当前的Modus Operandi在改编预训练的模型中涉及更新所有骨干参数,即,完整的微调。本文介绍了视觉及时调整(VPT),作为视觉中大规模变压器模型的全面微调的有效替代方案。VPT从最近有效地调整大型语言模型的最新进展中汲取灵感,在输入空间中仅引入了少量的可训练参数(少于模型参数),同时保持模型骨架冻结。通过对各种下游识别任务的广泛实验,我们表明VPT与其他参数有效调整协议相比获得了显着的性能增长。最重要的是,在许多情况下,VPT甚至在模型能力和培训数据量表的许多情况下都胜过全面的微调,同时降低了每任务的存储成本。
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In computer vision, it has achieved great transfer learning performance via adapting large-scale pretrained vision models (e.g., vision transformers) to downstream tasks. Common approaches for model adaptation either update all model parameters or leverage linear probes. In this paper, we aim to study parameter-efficient model adaptation strategies for vision transformers on the image classification task. We formulate efficient model adaptation as a subspace training problem and perform a comprehensive benchmarking over different efficient adaptation methods. We conduct an empirical study on each efficient model adaptation method focusing on its performance alongside parameter cost. Furthermore, we propose a parameter-efficient model adaptation framework, which first selects submodules by measuring local intrinsic dimensions and then projects them into subspace for further decomposition via a novel Kronecker Adaptation (KAdaptation) method. We analyze and compare our method with a diverse set of baseline model adaptation methods (including state-of-the-art methods for pretrained language models). Our method performs the best in terms of the tradeoff between accuracy and parameter efficiency across 20 image classification datasets under the few-shot setting and 7 image classification datasets under the full-shot setting.
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自动视觉解对我们多样化和开放的世界需要计算机视觉模型,以概括为特定任务的最小定制,类似于人类视力。计算机视觉基础型号培训,培训多样化,大型数据集,可以适应各种下游任务,对该任务来解决现实世界计算机视觉应用而言至关重要。虽然现有的视觉基础模型如剪辑,对齐和吴道2.0主要集中在映射图像和文本表示到跨模型共享表示,我们介绍了一台新的计算机视觉基础模型,佛罗伦萨,扩大粗糙的表示(现场)到精细(对象),从静态(图像)到动态(视频),以及从RGB到多个模态(标题,深度)。通过从Web级图像文本数据中纳入通用视觉语言表示,我们的佛罗伦萨模型可以很容易地适应各种计算机视觉任务,例如分类,检索,对象检测,VQA,图像标题,视频检索和动作识别。此外,佛罗伦萨在许多类型的转移学习中表现出出色的表现:全面采样的微调,线性探测,几次射击传输和用于新颖图像和物体的零拍摄传输。所有这些属性对于我们的视觉基础模型至关重要,以提供通用视觉任务。佛罗伦萨实现了新的最先进的导致44个代表性基准,例如Imagenet-1K零射击分类,最高1精度为83.74,最高5个精度为97.18,62.4地图上的Coco微调, 80.36在VQA上,动力学-600上的87.8。
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在过去的几年中,视觉模型的规模呈指数增长,尤其是在视觉变压器出现之后。这激发了参数有效调整方法的开发,例如学习适配器层或视觉及时令牌,这允许训练一小部分模型参数,而从预训练中获得的绝大多数则可以冷冻。但是,设计适当的调整方法是不平凡的:可能需要尝试冗长的设计选择列表,更不用说每个下游数据集通常都需要自定义设计。在本文中,我们将现有的参数效率调整方法视为“及时模块”,并提出了神经及时搜索(Noah),这是一种新颖的方法,可以学习大型视觉模型,通过神经体系结构搜索算法的及时模型的最佳设计, ,专门针对每个下游数据集。通过对20多个视觉数据集进行广泛的实验,我们证明了Noah(i)优于单个提示模块,(ii)具有良好的少数学习能力,并且(iii)可以域名。代码和型号可在https://github.com/davidzhangyuanhan/noah上找到。
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Intermediate features of a pre-trained model have been shown informative for making accurate predictions on downstream tasks, even if the model backbone is kept frozen. The key challenge is how to utilize these intermediate features given their gigantic amount. We propose visual query tuning (VQT), a simple yet effective approach to aggregate intermediate features of Vision Transformers. Through introducing a handful of learnable ``query'' tokens to each layer, VQT leverages the inner workings of Transformers to ``summarize'' rich intermediate features of each layer, which can then be used to train the prediction heads of downstream tasks. As VQT keeps the intermediate features intact and only learns to combine them, it enjoys memory efficiency in training, compared to many other parameter-efficient fine-tuning approaches that learn to adapt features and need back-propagation through the entire backbone. This also suggests the complementary role between VQT and those approaches in transfer learning. Empirically, VQT consistently surpasses the state-of-the-art approach that utilizes intermediate features for transfer learning and outperforms full fine-tuning in many cases. Compared to parameter-efficient approaches that adapt features, VQT achieves much higher accuracy under memory constraints. Most importantly, VQT is compatible with these approaches to attain even higher accuracy, making it a simple add-on to further boost transfer learning.
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Existing fine-tuning methods either tune all parameters of the pre-trained model (full fine-tuning), which is not efficient, or only tune the last linear layer (linear probing), which suffers a significant accuracy drop compared to the full fine-tuning. In this paper, we propose a new parameter-efficient fine-tuning method termed as SSF, representing that researchers only need to Scale and Shift the deep Features extracted by a pre-trained model to catch up with the performance of full fine-tuning. In this way, SSF also surprisingly outperforms other parameter-efficient fine-tuning approaches even with a smaller number of tunable parameters. Furthermore, different from some existing parameter-efficient fine-tuning methods (e.g., Adapter or VPT) that introduce the extra parameters and computational cost in the training and inference stages, SSF only adds learnable parameters during the training stage, and these additional parameters can be merged into the original pre-trained model weights via re-parameterization in the inference phase. With the proposed SSF, our model obtains 2.46% (90.72% vs. 88.54%) and 11.48% (73.10% vs. 65.57%) performance improvement on FGVC and VTAB-1k in terms of Top-1 accuracy compared to the full fine-tuning but only fine-tuning about 0.3M parameters. We also conduct amounts of experiments in various model families (CNNs, Transformers, and MLPs) and datasets. Results on 26 image classification datasets in total and 3 robustness & out-of-distribution datasets show the effectiveness of SSF. Code is available at https://github.com/dongzelian/SSF.
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Prompt Tuning, conditioning on task-specific learned prompt vectors, has emerged as a data-efficient and parameter-efficient method for adapting large pretrained vision-language models to multiple downstream tasks. However, existing approaches usually consider learning prompt vectors for each task independently from scratch, thereby failing to exploit the rich shareable knowledge across different vision-language tasks. In this paper, we propose multitask vision-language prompt tuning (MVLPT), which incorporates cross-task knowledge into prompt tuning for vision-language models. Specifically, (i) we demonstrate the effectiveness of learning a single transferable prompt from multiple source tasks to initialize the prompt for each target task; (ii) we show many target tasks can benefit each other from sharing prompt vectors and thus can be jointly learned via multitask prompt tuning. We benchmark the proposed MVLPT using three representative prompt tuning methods, namely text prompt tuning, visual prompt tuning, and the unified vision-language prompt tuning. Results in 20 vision tasks demonstrate that the proposed approach outperforms all single-task baseline prompt tuning methods, setting the new state-of-the-art on the few-shot ELEVATER benchmarks and cross-task generalization benchmarks. To understand where the cross-task knowledge is most effective, we also conduct a large-scale study on task transferability with 20 vision tasks in 400 combinations for each prompt tuning method. It shows that the most performant MVLPT for each prompt tuning method prefers different task combinations and many tasks can benefit each other, depending on their visual similarity and label similarity. Code is available at https://github.com/sIncerass/MVLPT.
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很少有射击分类需要深层神经网络才能仅从有限的培训图像中学习广义表示,这在低数据制度中很有挑战,但很重要。最近,基于剪辑的方法显示出有希望的很少的射击性能受益于对比的语言图像预训练。基于这一点,我们质疑大规模的预训练是否可以减轻少数数据的缺陷,并通过预测的知识帮助代表性学习。在本文中,我们提出了Como,这是对预培训模型的合作,该模型结合了来自各种培训范式的各种先验知识,以获得更好的几次学习。我们的科莫包括:剪辑的语言对比知识,迪诺的视力对抗性知识以及达尔 - E的语言基础知识。具体而言,科莫在两个方面工作:很少的数据扩展和多样化的知识合奏。首先,我们通过零摄影dall-e生成合成图像,以丰富少量训练数据,而无需任何人力。另一方面,我们引入了一个可学习的多知识适配器(MK-apapter),以适应剪辑和恐龙的预测。通过这种合作,COMO可以完全释放不同的预训练方法的潜力,并将其统一以进行几次分类。我们在11个数据集上进行了广泛的实验,以证明我们方法的优势和概括能力。
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最近出现了有希望的表现,利用大型预训练的模型来实现各种感兴趣的下游任务。由于模型的规模不断增长,因此,在模型培训和存储方面,基于标准的完整任务适应策略的成本高昂。这导致了参数有效传输学习的新研究方向。但是,现有的尝试通常集中在预训练模型的相同模式(例如图像理解)的下游任务上。这会产生限制,因为在某些特定的方式(例如,视频理解)中,具有足够知识的强大预训练模型较少或不可用。在这项工作中,我们研究了这样一种新型的跨模式转移学习设置,即参数有效的图像到视频传输学习。为了解决此问题,我们为每个视频任务提出了一个新的时空适配器(ST-ADAPTER),以进行参数有效调整。凭借紧凑设计中的内置时空推理能力,ST-ADAPTER可以实现预训练的图像模型,而无需时间知识,以小(〜8%)的每任务参数成本来理解动态视频内容,以大约需要与以前的工作相比,更新参数少20倍。在视频动作识别任务上进行的广泛实验表明,我们的ST-ADAPTER可以匹配甚至优于强大的完整微调策略和最先进的视频模型,同时享受参数效率的优势。
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对比视力语言预训练(称为剪辑)为使用大型图像文本对学习视觉表示提供了新的范式。通过零拍知识转移,它在下游任务上表现出令人印象深刻的表现。为了进一步增强剪辑的适应能力,现有的方法提议微调额外的可学习模块,这大大改善了少量的性能,但引入了额外的培训时间和计算资源。在本文中,我们提出了一种无训练的适应方法,用于进行剪辑进行几个弹药分类,称为Tip-Adapter,该分类不仅继承了零拍剪辑的无训练优势,而且还与训练需要的那些相当的表现相当方法。 TIP-ADAPTER通过少数照片训练集通过键值缓存模型构造适配器,并更新通过功能检索中剪辑中编码的先验知识。最重要的是,可以通过对10 $ \ times $ \现有方法少的速度$ \ times $ $ \现有方法进行微调,这可以进一步提高Imagenet上的最先进。高效的。我们在11个数据集上进行了很少的射击分类实验,以证明我们提出的方法的优势。代码在https://github.com/gaopengcuhk/tip-adapter上发布。
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视频识别是由端到端学习范式主导的 - 首先初始化具有预审预周化图像模型的视频识别模型,然后对视频进行端到端培训。这使视频网络能够受益于验证的图像模型。但是,这需要大量的计算和内存资源,以便在视频上进行填充以及直接使用预审计的图像功能的替代方案,而无需填充图像骨架会导致结果不足。幸运的是,在对比视力语言预训练(剪辑)方面的最新进展为视觉识别任务的新途径铺平了道路。这些模型在大型开放式图像文本对数据上进行了预测,以丰富的语义学习强大的视觉表示。在本文中,我们介绍了有效的视频学习(EVL) - 一种有效的框架,用于直接训练具有冷冻剪辑功能的高质量视频识别模型。具体来说,我们采用轻型变压器解码器并学习查询令牌,从剪辑图像编码器中动态收集帧级空间特征。此外,我们在每个解码器层中采用局部时间模块,以发现相邻帧及其注意力图的时间线索。我们表明,尽管有效地使用冷冻的骨干训练,但我们的模型在各种视频识别数据集上学习了高质量的视频表示。代码可在https://github.com/opengvlab/feld-video-rencognition上找到。
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The pretraining-finetuning paradigm has demonstrated great success in NLP and 2D image fields because of the high-quality representation ability and transferability of their pretrained models. However, pretraining such a strong model is difficult in the 3D point cloud field since the training data is limited and point cloud collection is expensive. This paper introduces \textbf{E}fficient \textbf{P}oint \textbf{C}loud \textbf{L}earning (EPCL), an effective and efficient point cloud learner for directly training high-quality point cloud models with a frozen CLIP model. Our EPCL connects the 2D and 3D modalities by semantically aligning the 2D features and point cloud features without paired 2D-3D data. Specifically, the input point cloud is divided into a sequence of tokens and directly fed into the frozen CLIP model to learn point cloud representation. Furthermore, we design a task token to narrow the gap between 2D images and 3D point clouds. Comprehensive experiments on 3D detection, semantic segmentation, classification and few-shot learning demonstrate that the 2D CLIP model can be an efficient point cloud backbone and our method achieves state-of-the-art accuracy on both real-world and synthetic downstream tasks. Code will be available.
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随着大型预训练的Vison语言模型(如剪辑)的出现,可以通过及时调整来调整可转让表示形式。及时调整试图从存储在预训练的视觉模型的图像和文本编码器中的常识中探索有益信息,以探索下游任务。最近提出的名为“上下文优化”(COP)的方法将一组可学习的向量从语言侧引入文本提示符,而单独调整文本提示符则不会影响图像编码器的计算视觉特征,从而导致了次级优势。在本文中,我们通过学习文本提示并同时为文本和图像编码器提供双重模式提示调整范式。此外,为了使视觉提示更多地集中在目标视觉概念上,我们提出了类感知的视觉及时调整(CAVPT),该调整是通过在模板提示和视觉类别令牌嵌入的语言描述之间进行交叉注意来动态生成的。我们的方法提供了一种新的范式来调整大型预训练的视觉模型,并在8个数据集上进行了广泛的实验结果,证明了该方法的有效性。我们的代码在补充材料中可用。
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域泛化(DG)是一个难度的学习问题,旨在学习一个概念域的概念模型。最近的巨型预训练模型,如剪辑和GPT-3,即基础模型(FMS),已被证明对许多分布换档具有强大,因此应导致DG的大量改进。在这项工作中,我们研究了在图像分类中采用DG问题采用剪辑的通用方法,在那里我们评估了天真零射击学习和全DG学习设置。对于后者,我们提出了AP(摊销提示),作为迅速生成形式的域推断的新方法。在域泛化基准上使用多个标准数据集,即PACS,VLC,OfficeHome和Terraincognita,Clip提供了可比的性能而无需微调任何参数,这表明FM在DG中的适用性和重要性。此外,我们表明,组合域提示跟踪带剪辑使AP能够以大的余量越大,从71.3 \%升高到79.3 \%的精度。我们希望我们的方法的简单性和成功强调强调的重要性并导致更广泛采用和分析域泛化领域的基础模型。
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诸如剪辑之类的大型预训练的视觉模型在学习表现方面表现出巨大的潜力,这些模型可以在各种下游任务中转移。与主要基于离散标签的传统表示学习不同,视觉语言预训练会使图像和文本在公共特征空间中对齐,这允许通过提示零弹性转移到下游任务,即从分类权重合成。描述兴趣类的自然语言。在这项工作中,我们表明,在实践中部署此类模型的一个重大挑战是及时的工程,它需要域专业知识,并且非常耗时 - 由于措辞的略有变化,需要花费大量时间来进行单词调整可能会对性能产生巨大影响。受到自然语言处理(NLP)迅速学习研究的最新进展的启发,我们提出了上下文优化(COP),这是一种专门用于调整类似剪辑的视觉语言模型的简单方法,用于下游图像识别。具体而言,Coop用可学习的向量建模了提示A的上下文单词,而整个预训练的参数则保持固定。为了处理不同的图像识别任务,我们提供了两个COOP的实现:统一上下文和特定于班级的上下文。通过在11个数据集上进行的大量实验,我们证明Coop只需要一两个镜头才能以相当的利润击败手工制作的提示,并且能够以16张镜头(例如16张照片)获得迅速工程的显着改进增益约为15%(最高达到45%以上)。尽管是一种基于学习的方法,但与使用手工制作的提示相比,Coop与零拍模型相比,取得了出色的域泛化性能。
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从自然语言监督中学习视觉表示,最近在许多开创性的作品中表现出了巨大的希望。通常,这些具有语言的视觉模型表现出对各种数据集和任务的强大可传递性。但是,由于缺乏易于使用的评估工具包和公共基准,评估这些模型的可转让性仍然很具有挑战性。为了解决这个问题,我们构建了高级版(评估语言的视觉任务级传输),这是用于评估(预训练)语言增强视觉模型的第一个基准和工具包。升华由三个组成部分组成。 (i)数据集。作为下游评估套件,它由20个图像分类数据集和35个对象检测数据集组成,每个数据集都用外部知识来增强。 (ii)工具包。开发了自动高参数调谐工具包,以促进下游任务的模型评估。 (iii)指标。多种评估指标用于测量样品效率(零射击和少量)和参数效率(线性探测和完整模型微调)。我们在https://computer-vision-in-the-wild.github.io/elevater/上公开发布leverater
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大规模的多模式对比预训练已经证明了通过将多种模式映射到共享嵌入空间中的一系列下游任务的可转移功能。通常,这对每种模式都采用了单独的编码器。但是,最近的工作表明,变形金刚可以支持跨多种方式学习并允许知识共享。受此启发,我们研究了各种模式共享的对比语言图像预训练(MS-CLIP)框架。更具体地说,我们质疑在对比预训练期间可以在跨模态共享变压器模型的多少个参数,并严格检查建筑设计选择,以将沿频谱共享的参数比例定位。在研究的条件下,我们观察到,视觉和语言信号的主要统一编码器优于所有其他分离更多参数的变体。此外,我们发现特定于特定于模态的平行模块进一步提高了性能。实验结果表明,所提出的MS-CLIP方法在零摄像机分类中(在YFCC-100M上进行了预训练)中,最多可超过13 \%相对的香草夹,同时支持降低参数。此外,在24个下游视觉任务的集合中,我们的方法在线性探测中优于Vanilla剪辑。此外,我们发现共享参数导致语义概念来自不同方式在嵌入空间中更接近地编码,从而促进了共同的语义结构(例如注意力模式)从语言到视觉的传递。代码可在\ href {https://github.com/hxyou/msclip} {url}中获得。
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