自视觉变压器（VIT）出现以来，变形金刚在计算机视觉世界中迅速发光。卷积神经网络（CNN）的主要作用似乎受到越来越有效的基于变压器的模型的挑战。最近，几个先进的卷积模型以当地但大量注意机制的驱动的大型内核进行反击，显示出吸引力的性能和效率。尽管其中一个（即Replknet）令人印象深刻地设法将内核大小扩展到31x31，而性能提高，但随着内核大小的持续增长，性能开始饱和，与Swin Transformer等高级VIT的缩放趋势相比。在本文中，我们探讨了训练大于31x31的极端卷积的可能性，并测试是否可以通过策略性地扩大卷积来消除性能差距。这项研究最终是从稀疏性的角度施加极大核的食谱，该核心可以将内核平滑地扩展到61x61，并且性能更好。我们提出了稀疏的大内核网络（SLAK），这是一种纯CNN架构，配备了51x51个核，可以与最先进的层次变压器和现代探测器架构（如Convnext和Repleknet and Replknet and Replknet and Replknet and Replinext and Replknet and Replinext and Convnext and Replentical conternels cor相同或更好在成像网分类以及典型的下游任务上。我们的代码可在此处提供https://github.com/vita-group/slak。

视觉识别的“咆哮20S”开始引入视觉变压器（VITS），这将被取代的Cummnets作为最先进的图像分类模型。另一方面，vanilla vit，当应用于一般计算机视觉任务等对象检测和语义分割时面临困难。它是重新引入多个ConvNet Priors的等级变压器（例如，Swin变压器），使变压器实际上可作为通用视觉骨干网，并在各种视觉任务上展示了显着性能。然而，这种混合方法的有效性仍然在很大程度上归功于变压器的内在优越性，而不是卷积的固有感应偏差。在这项工作中，我们重新审视设计空间并测试纯粹的Convnet可以实现的限制。我们逐渐“现代化”标准Reset朝着视觉变压器的设计设计，并发现几个有助于沿途绩效差异的关键组件。此探索的结果是一个纯粹的ConvNet型号被称为ConvNext。完全由标准的Convnet模块构建，ConvNexts在准确性和可扩展性方面与变压器竞争，实现了87.8％的ImageNet Top-1精度和表现优于COCO检测和ADE20K分割的Swin变压器，同时保持了标准Convnet的简单性和效率。

视觉变压器（VIT）最近在一系列计算机视觉任务中占据了主导地位，但训练数据效率低下，局部语义表示能力较低，而没有适当的电感偏差。卷积神经网络（CNNS）固有地捕获了区域感知语义，激发了研究人员将CNN引入VIT的架构中，以为VIT提供理想的诱导偏见。但是，嵌入在VIT中的微型CNN实现的位置是否足够好？在本文中，我们通过深入探讨混合CNNS/VIT的宏观结构如何增强层次VIT的性能。特别是，我们研究了令牌嵌入层，别名卷积嵌入（CE）的作用，并系统地揭示了CE如何在VIT中注入理想的感应偏置。此外，我们将最佳CE配置应用于最近发布的4个最先进的Vits，从而有效地增强了相应的性能。最后，释放了一个有效的混合CNN/VIT家族，称为CETNET，可以用作通用的视觉骨架。具体而言，CETNET在Imagenet-1K上获得了84.9％的TOP-1准确性（从头开始训练），可可基准上的48.6％的盒子地图和ADE20K上的51.6％MIOU，从而显着提高了相应的最新态度的性能。艺术基线。

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

Compared to the great progress of large-scale vision transformers (ViTs) in recent years, large-scale models based on convolutional neural networks (CNNs) are still in an early state. This work presents a new large-scale CNN-based foundation model, termed InternImage, which can obtain the gain from increasing parameters and training data like ViTs. Different from the recent CNNs that focus on large dense kernels, InternImage takes deformable convolution as the core operator, so that our model not only has the large effective receptive field required for downstream tasks such as detection and segmentation, but also has the adaptive spatial aggregation conditioned by input and task information. As a result, the proposed InternImage reduces the strict inductive bias of traditional CNNs and makes it possible to learn stronger and more robust patterns with large-scale parameters from massive data like ViTs. The effectiveness of our model is proven on challenging benchmarks including ImageNet, COCO, and ADE20K. It is worth mentioning that InternImage-H achieved the new record 65.4 mAP on COCO test-dev. The code will be released at https://github.com/OpenGVLab/InternImage.

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。

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.

变形金刚迅速成为跨模式，域和任务的最深入学习架构之一。在视觉上，除了对普通变压器的持续努力外，层次变压器还引起了人们的重大关注，这要归功于它们的性能和轻松整合到现有框架中。这些模型通常采用局部注意机制，例如滑动窗口社区的注意力（NA）或Swin Transformer转移的窗户自我关注。尽管有效地降低了自我注意力的二次复杂性，但局部注意力却削弱了自我注意力最理想的两个特性：远距离相互依赖性建模和全球接受场。在本文中，我们引入了扩张的邻里注意力（DINA），这是NA的天然，灵活和有效的扩展，可以捕获更多的全球环境，并以无需额外的成本呈指数级扩展接受场。 NA的本地关注和Dina的稀疏全球关注相互补充，因此我们引入了扩张的邻里注意力变压器（Dinat），这是一种新的分层视觉变压器。 Dinat变体对基于注意的基线（例如NAT和SWIN）以及现代卷积基线Convnext都具有重大改进。我们的大型模型在可可对象检测中以1.5％的盒子AP领先于其在COCO物体检测中，1.3％的掩码AP在可可实例分段中，而ADE20K语义分段中的1.1％MIOU和更快的吞吐量。我们认为，NA和Dina的组合有可能增强本文提出的各种任务的能力。为了支持和鼓励朝着这个方向，远见和超越方向进行研究，我们在以下网址开放我们的项目：https：//github.com/shi-labs/neighborhood-cithention-transformer。

2D CNN和视觉变压器（VIT）的最新进展表明，大型内核对于足够的接受场和高性能至关重要。受这些文献的启发，我们研究了3D大型设计的可行性和挑战。我们证明，在3D CNN中应用大型卷积内核在性能和效率方面都有更多困难。在2D CNN中运行良好的现有技术在3D网络中无效，包括流行的深度卷积。为了克服这些障碍，我们介绍了空间团体卷积及其大内核模块（SW-LK块）。它避免了幼稚3D大核的优化和效率问题。我们的大型内核3D CNN网络，即grounkernel3d，对各种3D任务（包括语义分割和对象检测）产生了非平凡的改进。值得注意的是，它在ScannETV2语义细分和72.8％的NDS NUSCENES对象检测基准上获得了73.9％的MIOU，在Nuscenes Lidar Leadar排行榜上排名第一。具有简单的多模式融合，将其进一步提高到74.2％NDS。与其CNN和Transformer对应物相比，bamekernel3d获得了可比或优越的结果。我们第一次表明，大型内核是可行的，对于3D网络至关重要。

最近，Vision Transformers开始显示出令人印象深刻的结果，这些结果显着超过了基于大卷积的模型。但是，在用于移动或资源约束设备的小型模型的领域中，Convnet在性能和模型复杂性方面仍然具有自己的优势。我们提出了EdgeFormer，这是一种基于Convnet的骨干模型，通过将视觉变压器的优点融合到Convnets中，进一步增强了这些优势。具体而言，我们提出了带有位置嵌入的全球循环卷积（GCC），这是一种轻巧的卷积OP，它具有全球接收场，同时产生位置敏感特征，如本地卷积。我们将GCC和Squeeze-eventation Ops结合在一起，形成像模型块这样的元组合体，该模型块具有像变压器一样的注意机制。上述块可以以插件的方式使用，以替换相关的障碍物或变压器中的相关块。实验结果表明，所提出的EdgeFormer在常见视觉任务和数据集中基于流行的轻巧弯头和基于视觉变压器的模型的性能更好，同时具有更少的参数和更快的推理速度。对于ImagEnet-1K的分类，EdgeFormer以约500万个参数实现78.6％的TOP-1准确性，节省11％的参数和13％的计算成本，但准确性提高了0.2％，并且更快的推理速度（在基于ARM的Rockchip RK3288上）使用移动设备，仅使用0.5倍的参数，但与DEIT相比，准确度为2.7％。在MS-Coco对象检测和Pascal VOC分段任务上，EdgeFormer还显示出更好的性能。代码可从https://github.com/hkzhang91/geformer获得

这项工作介绍了一个简单的视觉变压器设计，作为对象本地化和实例分段任务的强大基线。变压器最近在图像分类任务中展示了竞争性能。为了采用对象检测和密集的预测任务，许多作品从卷积网络和高度定制的Vit架构继承了多级设计。在这种设计背后，目标是在计算成本和多尺度全球背景的有效聚合之间进行更好的权衡。然而，现有的作品采用多级架构设计作为黑匣子解决方案，无清楚地了解其真正的益处。在本文中，我们全面研究了三个架构设计选择对vit - 空间减少，加倍的频道和多尺度特征 - 并证明了vanilla vit架构可以在没有手动的多尺度特征的情况下实现这一目标，保持原始的Vit设计哲学。我们进一步完成了缩放规则，以优化模型的准确性和计算成本/型号大小的权衡。通过在整个编码器块中利用恒定的特征分辨率和隐藏大小，我们提出了一种称为通用视觉变压器（UVIT）的简单而紧凑的VIT架构，可实现COCO对象检测和实例分段任务的强劲性能。

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。

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％。

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。

视觉变压器在计算机视觉任务中表现出色。但是，其（本地）自我注意机制的计算成本很昂贵。相比之下，CNN具有内置的电感偏置效率更高。最近的作品表明，CNN有望通过学习建筑设计和培训协议来与视觉变形金刚竞争。然而，现有方法要么忽略多层次特征，要么缺乏动态繁荣，从而导致次优性能。在本文中，我们提出了一种名为MCA的新型注意力机制，该机制通过多个内核大小捕获了输入图像的不同模式，并启用具有门控机制的输入自适应权重。根据MCA，我们提出了一个名为Convformer的神经网络。争辩者采用了视觉变压器的一般体系结构，同时用我们提出的MCA代替了（本地）自我注意的机制。广泛的实验结果表明，在各种任务中，应变器优于相似的大小视觉变压器（VIT）和卷积神经网络（CNN）。例如，在ImageNet数据集上，交货式S，Convformer-l实现82.8％的最新性能，top-1的精度为83.6％。此外，在ADE20K上，Convformer-S优于1.5 miOU的Swin-T，在Coco上具有较小型号的Coco上的0.9边界盒AP。代码和型号将可用。

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.

卷积神经网络（CNN）是用于计算机视觉的主要的深神经网络（DNN）架构。最近，变压器和多层的Perceptron（MLP）的基础型号，如视觉变压器和MLP-MILER，开始引领新的趋势，因为它们在想象成分类任务中显示出了有希望的结果。在本文中，我们对这些DNN结构进行了实证研究，并试图了解他们各自的利弊。为了确保公平的比较，我们首先开发一个名为SPACH的统一框架，可以采用单独的空间和通道处理模块。我们在SPACH框架下的实验表明，所有结构都可以以适度的规模实现竞争性能。但是，当网络大小缩放时，它们展示了独特的行为。根据我们的调查结果，我们建议使用卷积和变压器模块的混合模型。由此产生的Hybrid-MS-S +模型实现了83.9％的前1个精度，63米参数和12.3g拖薄。它已与具有复杂设计的SOTA模型相提并论。代码和模型在https://github.com/microsoft/spach上公开使用。

为了实现不断增长的准确性，通常会开发大型和复杂的神经网络。这样的模型需要高度的计算资源，因此不能在边缘设备上部署。由于它们在几个应用领域的有用性，建立资源有效的通用网络非常感兴趣。在这项工作中，我们努力有效地结合了CNN和变压器模型的优势，并提出了一种新的有效混合体系结构。特别是在EDGENEXT中，我们引入了分裂深度转置注意力（SDTA）编码器，该编码器将输入张量分解为多个通道组，并利用深度旋转以及跨通道维度的自我注意力，以隐含地增加接受场并编码多尺度特征。我们在分类，检测和分割任务上进行的广泛实验揭示了所提出的方法的优点，优于相对较低的计算要求的最先进方法。我们具有130万参数的EDGENEXT模型在Imagenet-1k上达到71.2 \％TOP-1的精度，超过移动设备的绝对增益为2.2 \％，而拖鞋减少了28 \％。此外，我们具有560万参数的EDGENEXT模型在Imagenet-1k上达到了79.4 \％TOP-1的精度。代码和模型可在https://t.ly/_vu9上公开获得。

卷积和自我关注是表示学习的两个强大的技术，通常被认为是两个与彼此不同的对等方法。在本文中，我们表明它们之间存在强烈的潜在关系，从而在这两个范式的大部分计算实际上以相同的操作完成。具体来说，我们首先表明，具有内核大小k x k的传统卷积可以分解为k ^ 2个单独的1x1卷积，然后是换档和求和操作。然后，我们将自我注意模块中的查询，键和值解释为多个1x1卷积，然后计算注意力权重和值的聚合。因此，两个模块的第一阶段包括类似的操作。更重要的是，第一阶段有助于与第二阶段相比的主导计算复杂性（信道大小的正方形）。这种观察结果自然导致这两个看似独特的范例的优雅集成，即享有自我关注和卷积（ACMIX）的益处的混合模型，同时与纯卷积或自我关注对应相比具有最小的计算开销。广泛的实验表明，我们的模型在图像识别和下游任务上持续改进了竞争基础的结果。代码和预先训练的型号将在https://github.com/panxuran/acmix和https://gitee.com/mindspore/models发布。