Zigzag flattening (ZF) is commonly utilized as a default option to get the image patches ordering in deep models, e.g. vision transformers (ViTs). Notably, when decomposing multi-scale images, ZF could not maintain the invariance of feature point positions.To this end, we investigate the Hilbert flattening (HF) as an alternative for sequence ordering in vision tasks. HF has proven to be superior to other flatten approaches in maintaining spatial locality, when performing multi-scale transformations of dimensional space. In applications, we design a position encoding method based on HF, beating absolute position encoding non-trivially in Transformer architecture. It also can be used to feature down-sampling and feature/image interpolation. Extensive experiments demonstrate that it can yield consistent performance boosts for several popular architectures and applications. The code will be released upon acceptance.

在过去的十年中，CNN在电脑愿景世界中统治了至高无上，但最近，变压器一直在崛起。然而，自我关注的二次计算成本已成为实践应用中的严重问题。在没有CNN的情况下，在这种情况下已经有很多研究了，并且在这种情况下自我关注。特别地，MLP混合器是使用MLP设计的简单架构，并击中与视觉变压器相当的精度。然而，这种体系结构中唯一的归纳偏见是嵌入令牌。这叶打开了将非卷积（或非本地）电感偏差结合到架构中的可能性，因此我们使用了两个简单的想法，以便利用其捕获全局相关能力的同时将电感偏差纳入MLP混合器。一种方法是将令牌混合块垂直和水平分割。另一种方法是在一些令牌混合通道中进行空间相关性密集。通过这种方法，我们能够提高MLP混合器的准确性，同时降低其参数和计算复杂性。 RAFTMLP-S的小型模型与每个计算的参数和效率方面的基于最先进的全球MLP的模型相当。此外，我们通过利用双向插值来解决基于MLP的模型的固定输入图像分辨率的问题。我们证明这些模型可以应用于诸如物体检测的下游任务的架构的骨干。但是，它没有显着的性能，并提到了对基于全球MLP的模型的下游任务的特定MLP特定架构的需求。 pytorch版本中的源代码可用于\ url {https:/github.com/okojoalg/raft-mlp}。

视觉变压器在众多计算机视觉任务上表现出了巨大的成功。然而，由于计算复杂性和记忆足迹是二次的，因此其中心分量（软磁性注意力）禁止视觉变压器扩展到高分辨率图像。尽管在自然语言处理（NLP）任务中引入了线性注意以减轻类似问题，但直接将现有的线性注意力应用于视觉变压器可能不会导致令人满意的结果。我们研究了这个问题，发现与NLP任务相比，计算机视觉任务更多地关注本地信息。基于这一观察结果，我们提出了附近的关注，该关注引入了具有线性复杂性的视觉变压器的局部性偏见。具体而言，对于每个图像补丁，我们根据其相邻贴片测量的2D曼哈顿距离调整了注意力重量。在这种情况下，相邻的补丁比遥远的补丁会受到更大的关注。此外，由于我们的附近注意力要求令牌长度比特征维度大得多，以显示其效率优势，因此我们进一步提出了一个新的附近视觉变压器（VVT）结构，以减少特征维度而不脱离准确性。我们在CIFAR100，ImagEnet1k和ADE20K数据集上进行了广泛的实验，以验证我们方法的有效性。当输入分辨率增加时，与以前的基于变压器和基于卷积的网络相比，GFLOP的增长率较慢。特别是，我们的方法达到了最新的图像分类精度，其参数比以前的方法少50％。

This paper presents a new vision Transformer, called Swin Transformer, that capably serves as a general-purpose backbone for computer vision. Challenges in adapting Transformer from language to vision arise from differences between the two domains, such as large variations in the scale of visual entities and the high resolution of pixels in images compared to words in text. To address these differences, we propose a hierarchical Transformer whose representation is computed with Shifted windows. The shifted windowing scheme brings greater efficiency by limiting self-attention computation to non-overlapping local windows while also allowing for cross-window connection. This hierarchical architecture has the flexibility to model at various scales and has linear computational complexity with respect to image size. These qualities of Swin Transformer make it compatible with a broad range of vision tasks, including image classification (87.3 top-1 accuracy on ImageNet-1K) and dense prediction tasks such as object detection (58.7 box AP and 51.1 mask AP on COCO testdev) and semantic segmentation (53.5 mIoU on ADE20K val). Its performance surpasses the previous state-of-theart by a large margin of +2.7 box AP and +2.6 mask AP on COCO, and +3.2 mIoU on ADE20K, demonstrating the potential of Transformer-based models as vision backbones. The hierarchical design and the shifted window approach also prove beneficial for all-MLP architectures. The code and models are publicly available at https://github. com/microsoft/Swin-Transformer.

本文介绍了一个简单的MLP架构，CycleMLP，这是一种多功能骨干，用于视觉识别和密集的预测。与现代MLP架构相比，例如MLP混合器，RESMLP和GMLP，其架构与图像尺寸相关，因此在物体检测和分割中不可行，与现代方法相比具有两个优点。 （1）它可以应对各种图像尺寸。 （2）通过使用本地窗口，它可以实现对图像大小的线性计算复杂性。相比之下，由于完全空间连接，以前的MLP具有$ O（n ^ 2）$计算。我们构建一系列模型，超越现有的MLP，甚至最先进的基于变压器的模型，例如，使用较少的参数和拖鞋。我们扩展了类似MLP的模型的适用性，使它们成为密集预测任务的多功能骨干。 CycleMLP在对象检测，实例分割和语义细分上实现了竞争结果。特别是，Cyclemlp-tiny优于3.3％Miou在Ade20K数据集中的速度较少，具有较少的拖鞋。此外，CycleMLP还在Imagenet-C数据集上显示出优异的零射鲁布利。代码可以在https://github.com/shoufachen/cyclemlp获得。

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％。

先前的视觉MLP，如MLP-MILER和RESMLP接受线性扁平的图像贴片作为输入，使其对不同的输入大小和难以捕获空间信息。这种方法隐瞒了MLP与基于变压器的对应物相比，并防止它们成为计算机视觉的一般骨干。本文介绍了Hire-MLP，通过\ TextBF {Hi} reachical \ TextBF {Re}排列，这是一个简单而竞争的愿景MLP架构，其中包含两个重排级别。具体地，提出内部区域重新排列以捕获空间区域内的局部信息，并且提出横区域重新排列以使不同区域之间的信息通信能够通过沿空间方向循环地转换所有令牌来实现不同区域之间的信息通信。广泛的实验证明了Hire-MLP作为各种视觉任务的多功能骨干的有效性。特别是，Hire-MLP在图像分类，对象检测和语义分割任务上实现竞争结果，例如，在Imagenet上的83.8％的前1个精度，51.7％盒AP和Coco Val2017上的44.8％掩模AP和Ade20k上的49.9％Miou ，超越以前的基于变压器和基于MLP的型号，具有更好的折衷以获得准确性和吞吐量。代码可在https://github.com/ggjy/hire-wave-mlp.pytorch获得。

Vision transformers (ViTs) encoding an image as a sequence of patches bring new paradigms for semantic segmentation.We present an efficient framework of representation separation in local-patch level and global-region level for semantic segmentation with ViTs. It is targeted for the peculiar over-smoothness of ViTs in semantic segmentation, and therefore differs from current popular paradigms of context modeling and most existing related methods reinforcing the advantage of attention. We first deliver the decoupled two-pathway network in which another pathway enhances and passes down local-patch discrepancy complementary to global representations of transformers. We then propose the spatially adaptive separation module to obtain more separate deep representations and the discriminative cross-attention which yields more discriminative region representations through novel auxiliary supervisions. The proposed methods achieve some impressive results: 1) incorporated with large-scale plain ViTs, our methods achieve new state-of-the-art performances on five widely used benchmarks; 2) using masked pre-trained plain ViTs, we achieve 68.9% mIoU on Pascal Context, setting a new record; 3) pyramid ViTs integrated with the decoupled two-pathway network even surpass the well-designed high-resolution ViTs on Cityscapes; 4) the improved representations by our framework have favorable transferability in images with natural corruptions. The codes will be released publicly.

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。

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。

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。

多层erceptron（MLP），作为出现的第一个神经网络结构，是一个大的击中。但是由硬件计算能力和数据集的大小限制，它一旦沉没了数十年。在此期间，我们目睹了从手动特征提取到带有局部接收领域的CNN的范式转变，以及基于自我关注机制的全球接收领域的变换。今年（2021年），随着MLP混合器的推出，MLP已重新进入敏捷，并吸引了计算机视觉界的广泛研究。与传统的MLP进行比较，它变得更深，但改变了完全扁平化以补丁平整的输入。鉴于其高性能和较少的需求对视觉特定的感应偏见，但社区无法帮助奇迹，将MLP，最简单的结构与全球接受领域，但没有关注，成为一个新的电脑视觉范式吗？为了回答这个问题，本调查旨在全面概述视觉深层MLP模型的最新发展。具体而言，我们从微妙的子模块设计到全局网络结构，我们审查了这些视觉深度MLP。我们比较了不同网络设计的接收领域，计算复杂性和其他特性，以便清楚地了解MLP的开发路径。调查表明，MLPS的分辨率灵敏度和计算密度仍未得到解决，纯MLP逐渐发展朝向CNN样。我们建议，目前的数据量和计算能力尚未准备好接受纯的MLP，并且人工视觉指导仍然很重要。最后，我们提供了开放的研究方向和可能的未来作品的分析。我们希望这项努力能够点燃社区的进一步兴趣，并鼓励目前为神经网络进行更好的视觉量身定制设计。

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。

While the Transformer architecture has become the de-facto standard for natural language processing tasks, its applications to computer vision remain limited. In vision, attention is either applied in conjunction with convolutional networks, or used to replace certain components of convolutional networks while keeping their overall structure in place. We show that this reliance on CNNs is not necessary and a pure transformer applied directly to sequences of image patches can perform very well on image classification tasks. When pre-trained on large amounts of data and transferred to multiple mid-sized or small image recognition benchmarks (ImageNet, CIFAR-100, VTAB, etc.), Vision Transformer (ViT) attains excellent results compared to state-of-the-art convolutional networks while requiring substantially fewer computational resources to train. 1

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。

位置编码对于视觉变压器（VIT）捕获输入图像的空间结构很重要。一般疗效已在VIT中得到证明。在我们的工作中，我们建议训练VIT以识别输入图像贴片的2D位置编码，这项显然简单的任务实际上产生了有意义的自我研究任务。基于对VIT位置编码的先前工作，我们提出了两个专用于2D图像的位置标签，包括绝对位置和相对位置。我们的位置标签可以轻松地插入变压器中，并结合各种当前VIT变体。它可以通过两种方式工作：1。作为Vanilla Vit（例如VIT-B和SWIN-B）的辅助培训目标，以提高模型性能。 2.结合自我监督的vit（例如，MAE），为语义特征学习提供了更强大的自我监督信号。实验表明，仅由于提出的自我监督方法，Swin-B和Vit-B分别在Mini-Imagenet上获得了1.9％（TOP-1 ACC）和5.6％（TOP-1 ACC）的改善。

由于长距离依赖性建模的能力，变压器在各种自然语言处理和计算机视觉任务中表现出令人印象深刻的性能。最近的进展证明，将这种变压器与基于CNN的语义图像分割模型相结合非常有前途。然而，目前还没有很好地研究了纯变压器的方法如何实现图像分割。在这项工作中，我们探索了语义图像分割的新框架，它是基于编码器 - 解码器的完全变压器网络（FTN）。具体地，我们首先提出金字塔组变压器（PGT）作为逐步学习分层特征的编码器，同时降低标准视觉变压器（VIT）的计算复杂性。然后，我们将特征金字塔变换器（FPT）提出了来自PGT编码器的多电平进行语义图像分割的多级别的语义级别和空间级信息。令人惊讶的是，这种简单的基线可以在多个具有挑战性的语义细分和面部解析基准上实现更好的结果，包括帕斯卡背景，ADE20K，Cocostuff和Celebamask-HQ。源代码将在https://github.com/br -dl/paddlevit上发布。

vision变压器（VIT）最近在图像分类上实现了对卷积神经网络（CNNS）的可比结果的强大能力。然而，Vanilla Vit只是直接从自然语言处理继承相同的架构，这通常不会针对视觉应用进行优化。在这篇文章的推动中，我们提出了一种采用金字塔结构的新架构，并在视觉变压器中采用新的区域到局部关注，而不是全球自我关注。更具体地，我们的模型首先从具有不同补丁大小的图像生成区域令牌和本地标记，其中每个区域令牌与基于空间位置的一组本地代币相关联。区域到当地的注意力包括两个步骤：第一，区域自我关注提取所有区域代币之间的全球信息，然后通过自我关注将局部自我关注与相关的本地代币之间的信息交换。因此，尽管局部自我关注限制了当地区域的范围，但它仍然可以接收全球信息。在四个视觉任务中进行广泛的实验，包括图像分类，对象和关键点检测，语义分割和动作识别，表明我们的方法优于或与最先进的Vit变体（包括许多并发作品）的差异。我们的源代码和模型可在https://github.com/ibm/regionvit上使用。

Transformer is a new kind of neural architecture which encodes the input data as powerful features via the attention mechanism. Basically, the visual transformers first divide the input images into several local patches and then calculate both representations and their relationship. Since natural images are of high complexity with abundant detail and color information, the granularity of the patch dividing is not fine enough for excavating features of objects in different scales and locations. In this paper, we point out that the attention inside these local patches are also essential for building visual transformers with high performance and we explore a new architecture, namely, Transformer iN Transformer (TNT). Specifically, we regard the local patches (e.g., 16×16) as "visual sentences" and present to further divide them into smaller patches (e.g., 4×4) as "visual words". The attention of each word will be calculated with other words in the given visual sentence with negligible computational costs. Features of both words and sentences will be aggregated to enhance the representation ability. Experiments on several benchmarks demonstrate the effectiveness of the proposed TNT architecture, e.g., we achieve an 81.5% top-1 accuracy on the ImageNet, which is about 1.7% higher than that of the state-of-the-art visual transformer with similar computational cost.

虽然变形金机对视频识别任务的巨大潜力具有较强的捕获远程依赖性的强大能力，但它们经常遭受通过对视频中大量3D令牌的自我关注操作引起的高计算成本。在本文中，我们提出了一种新的变压器架构，称为双重格式，可以有效且有效地对视频识别进行时空关注。具体而言，我们的Dualformer将完全时空注意力分层到双级级联级别，即首先在附近的3D令牌之间学习细粒度的本地时空交互，然后捕获查询令牌之间的粗粒度全局依赖关系。粗粒度全球金字塔背景。不同于在本地窗口内应用时空分解或限制关注计算以提高效率的现有方法，我们本地 - 全球分层策略可以很好地捕获短期和远程时空依赖项，同时大大减少了钥匙和值的数量在注意计算提高效率。实验结果表明，对抗现有方法的五个视频基准的经济优势。特别是，Dualformer在动态-400/600上设置了新的最先进的82.9％/ 85.2％，大约1000g推理拖鞋，比具有相似性能的现有方法至少3.2倍。