我们首次建议使用基于多个实例学习的无卷积变压器模型，称为多个实例神经图像变压器（Minit），以分类T1Weighted（T1W）MRIS。我们首先介绍了为神经图像采用的几种变压器模型。这些模型从输入体积提取非重叠的3D块，并对其线性投影进行多头自我注意。另一方面，Minit将输入MRI的每个非重叠的3D块视为其自己的实例，将其进一步分为非重叠的3D贴片，并在其上计算了多头自我注意力。作为概念验证，我们通过训练模型来评估模型的功效，以确定两个公共数据集的T1W-MRIS：青少年脑认知发展（ABCD）和青少年酒精和神经发展联盟（NCANDA）（NCANDA） 。博学的注意力图突出了有助于识别脑形态计量学性别差异的体素。该代码可在https://github.com/singlaayush/minit上找到。

我们呈现了基于纯变压器的视频分类模型，在图像分类中最近的近期成功进行了借鉴。我们的模型从输入视频中提取了时空令牌，然后由一系列变压器层编码。为了处理视频中遇到的令牌的长序列，我们提出了我们模型的几种有效的变体，它们将输入的空间和时间维构建。虽然已知基于变换器的模型只有在可用的大型训练数据集时才有效，但我们展示了我们如何在训练期间有效地规范模型，并利用预先训练的图像模型能够在相对小的数据集上训练。我们进行彻底的消融研究，并在包括动力学400和600，史诗厨房，东西的多个视频分类基准上实现最先进的结果，其中 - 基于深度3D卷积网络的现有方法表现出优先的方法。为了促进进一步的研究，我们在https://github.com/google-research/scenic/tree/main/scenic/projects/vivit发布代码

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

在为医疗保健领域开发监督的机器学习解决方案时，具有高质量地面真实标签的大规模数据的可用性是一个挑战。尽管临床工作流程中的数字数据量正在增加，但大多数数据都分布在临床站点上并受到保护以确保患者隐私。放射学读数和处理大型临床数据给可用资源带来了重大负担，这是机器学习和人工智能发挥关键作用的地方。用于肌肉骨骼（MSK）诊断的磁共振成像（MRI）是一个例子，其中扫描具有大量信息，但需要大量时间阅读和标记。自我监督的学习（SSL）可以是处理缺乏地面真相标签的解决方案，但通常需要在训练阶段进行大量培训数据。本文中，我们提出了一个基于切片的自制深度学习框架（SB-SSL），这是一种基于切片的新型范式，用于使用膝盖MRI扫描对异常进行分类。我们表明，在有限数量的情况下（<1000），我们提出的框架能够以89.17％的精度识别前交叉韧带撕裂，而AUC为0.954，不超过最先进的情况，而无需使用外部数据。在训练期间。这表明我们提出的框架适用于有限的数据制度中的SSL。

深度卷积神经网络（CNN）已被广泛用于各种医学成像任务。但是，由于卷积操作的内在局部性，CNN通常不能很好地对远距离依赖性进行建模，这对于准确识别或映射从未注册的多个乳房X线照片计算出的相应乳腺病变特征很重要。这促使我们利用多视觉视觉变形金刚的结构来捕获一项检查中同一患者的多个乳房X线照片的远程关系。为此，我们采用局部变压器块来分别学习从两侧（右/左）乳房的两视图（CC/MLO）获得的四个乳房X线照片中。来自不同视图和侧面的输出被串联并馈入全球变压器块，以共同学习四个代表左乳房和右乳房两种不同视图的图像之间的贴片关系。为了评估提出的模型，我们回顾性地组装了一个涉及949套乳房X线照片的数据集，其中包括470例恶性病例和479例正常情况或良性病例。我们使用五倍的交叉验证方法训练和评估了模型。没有任何艰苦的预处理步骤（例如，最佳的窗户裁剪，胸壁或胸肌去除，两视图图像注册等），我们的四个图像（两视频两侧）基于变压器的模型可实现案例分类性能在ROC曲线下的面积（AUC = 0.818），该区域的表现明显优于AUC = 0.784，而最先进的多视图CNN（p = 0.009）实现了0.784。它还胜过两个单方面模型，分别达到0.724（CC视图）和0.769（MLO视图）。该研究表明，使用变压器开发出高性能的计算机辅助诊断方案，这些方案结合了四个乳房X线照片。

执法和城市安全受到监视系统中的暴力事件的严重影响。尽管现代（智能）相机广泛可用且负担得起，但在大多数情况下，这种技术解决方案无能为力。此外，监测CCTV记录的人员经常显示出迟来的反应，从而导致对人和财产的灾难。因此，对迅速行动的暴力自动检测至关重要。拟议的解决方案使用了一种新颖的端到端深度学习视频视觉变压器（Vivit），可以在视频序列中熟练地辨别战斗，敌对运动和暴力事件。该研究提出了利用数据增强策略来克服较弱的电感偏见的缺点，同时在较小的培训数据集中训练视觉变压器。评估的结果随后可以发送给当地有关当局，可以分析捕获的视频。与最先进的（SOTA）相比，所提出的方法在某些具有挑战性的基准数据集上实现了吉祥的性能。

视觉变压器（VIT）用作强大的视觉模型。与卷积神经网络不同，在前几年主导视觉研究，视觉变压器享有捕获数据中的远程依赖性的能力。尽管如此，任何变压器架构的组成部分，自我关注机制都存在高延迟和低效的内存利用，使其不太适合高分辨率输入图像。为了缓解这些缺点，分层视觉模型在非交错的窗口上局部使用自我关注。这种放松会降低输入尺寸的复杂性;但是，它限制了横窗相互作用，损害了模型性能。在本文中，我们提出了一种新的班次不变的本地注意层，称为查询和参加（QNA），其以重叠的方式聚集在本地输入，非常类似于卷积。 QNA背后的关键想法是介绍学习的查询，这允许快速高效地实现。我们通过将其纳入分层视觉变压器模型来验证我们的层的有效性。我们展示了速度和内存复杂性的改进，同时实现了与最先进的模型的可比准确性。最后，我们的图层尺寸尤其良好，窗口大小，需要高于X10的内存，而不是比现有方法更快。

胰腺中的癌前囊肿或肿瘤的早期检测，即，导管内乳头状粘膜肿瘤（IPMN）是一项具有挑战性且复杂的任务，它可能导致更有利的结果。一旦检测到，还必须准确地对IPMN进行评分，因为低风险IPMN可以在监视计划下进行，而高危IPMN必须在变成癌症之前先手术切除。 IPMN分类的当前标准（Fukuoka等）显示出明显的操作员内和跨操作员变异性，除了容易出错，使适当的诊断不可靠。通过深度学习范式在人工智能方面的既定进展可能为有效支持胰腺癌的医疗决策提供了关键工具。在这项工作中，我们通过提出一种基于AI的新型IPMN分类器来遵循这一趋势，该分类器利用了Transformer网络最近在包括视觉的各种任务（包括视觉的任务）上概括的最新成功。我们特别表明，我们的基于变压器的模型比标准卷积神经网络更好地利用预训练，从而支持视觉中构建的构造统一性，包括医学图像域，并可以更好地解释获得的结果。

视觉变压器正在成为解决计算机视觉问题的强大工具。最近的技术还证明了超出图像域之外的变压器来解决许多与视频相关的任务的功效。其中，由于其广泛的应用，人类的行动识别是从研究界受到特别关注。本文提供了对动作识别的视觉变压器技术的首次全面调查。我们朝着这个方向分析并总结了现有文献和新兴文献，同时突出了适应变形金刚以进行动作识别的流行趋势。由于其专业应用，我们将这些方法统称为``动作变压器''。我们的文献综述根据其架构，方式和预期目标为动作变压器提供了适当的分类法。在动作变压器的背景下，我们探讨了编码时空数据，降低维度降低，框架贴片和时空立方体构造以及各种表示方法的技术。我们还研究了变压器层中时空注意的优化，以处理更长的序列，通常通过减少单个注意操作中的令牌数量。此外，我们还研究了不同的网络学习策略，例如自我监督和零局学习，以及它们对基于变压器的行动识别的相关损失。这项调查还总结了在具有动作变压器重要基准的评估度量评分方面取得的进步。最后，它提供了有关该研究方向的挑战，前景和未来途径的讨论。

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.

Transformer-based models, capable of learning better global dependencies, have recently demonstrated exceptional representation learning capabilities in computer vision and medical image analysis. Transformer reformats the image into separate patches and realize global communication via the self-attention mechanism. However, positional information between patches is hard to preserve in such 1D sequences, and loss of it can lead to sub-optimal performance when dealing with large amounts of heterogeneous tissues of various sizes in 3D medical image segmentation. Additionally, current methods are not robust and efficient for heavy-duty medical segmentation tasks such as predicting a large number of tissue classes or modeling globally inter-connected tissues structures. Inspired by the nested hierarchical structures in vision transformer, we proposed a novel 3D medical image segmentation method (UNesT), employing a simplified and faster-converging transformer encoder design that achieves local communication among spatially adjacent patch sequences by aggregating them hierarchically. We extensively validate our method on multiple challenging datasets, consisting anatomies of 133 structures in brain, 14 organs in abdomen, 4 hierarchical components in kidney, and inter-connected kidney tumors). We show that UNesT consistently achieves state-of-the-art performance and evaluate its generalizability and data efficiency. Particularly, the model achieves whole brain segmentation task complete ROI with 133 tissue classes in single network, outperforms prior state-of-the-art method SLANT27 ensembled with 27 network tiles, our model performance increases the mean DSC score of the publicly available Colin and CANDI dataset from 0.7264 to 0.7444 and from 0.6968 to 0.7025, respectively.

随着自我关注机制的发展，变压器模型已经在计算机视觉域中展示了其出色的性能。然而，从完全关注机制带来的大规模计算成为内存消耗的沉重负担。顺序地，记忆的限制降低了改善变压器模型的可能性。为了解决这个问题，我们提出了一种名为耦合器的新的记忆经济性注意力机制，它将注意力映射与两个子矩阵分成并从空间信息中生成对准分数。应用了一系列不同的尺度图像分类任务来评估模型的有效性。实验结果表明，在ImageNet-1K分类任务上，与常规变压器相比，耦合器可以显着降低28％的存储器消耗，同时访问足够的精度要求，并且在占用相同的内存占用时表达了0.92％。结果，耦合器可以用作视觉任务中的有效骨干，并提供关于研究人员注意机制的新颖视角。

变压器在自然语言处理中的成功最近引起了计算机视觉领域的关注。由于能够学习长期依赖性，变压器已被用作广泛使用的卷积运算符的替代品。事实证明，这种替代者在许多任务中都取得了成功，其中几种最先进的方法依靠变压器来更好地学习。在计算机视觉中，3D字段还见证了使用变压器来增加3D卷积神经网络和多层感知器网络的增加。尽管许多调查都集中在视力中的变压器上，但由于与2D视觉相比，由于数据表示和处理的差异，3D视觉需要特别注意。在这项工作中，我们介绍了针对不同3D视觉任务的100多种变压器方法的系统和彻底审查，包括分类，细分，检测，完成，姿势估计等。我们在3D Vision中讨论了变形金刚的设计，该设计使其可以使用各种3D表示形式处理数据。对于每个应用程序，我们强调了基于变压器的方法的关键属性和贡献。为了评估这些方法的竞争力，我们将它们的性能与12个3D基准测试的常见非转化方法进行了比较。我们通过讨论3D视觉中变压器的不同开放方向和挑战来结束调查。除了提出的论文外，我们的目标是频繁更新最新的相关论文及其相应的实现：https：//github.com/lahoud/3d-vision-transformers。

Fully Convolutional Neural Networks (FCNNs) with contracting and expanding paths have shown prominence for the majority of medical image segmentation applications since the past decade. In FCNNs, the encoder plays an integral role by learning both global and local features and contextual representations which can be utilized for semantic output prediction by the decoder. Despite their success, the locality of convolutional layers in FCNNs, limits the capability of learning long-range spatial dependencies. Inspired by the recent success of transformers for Natural Language Processing (NLP) in long-range sequence learning, we reformulate the task of volumetric (3D) medical image segmentation as a sequence-to-sequence prediction problem. We introduce a novel architecture, dubbed as UNEt TRansformers (UNETR), that utilizes a transformer as the encoder to learn sequence representations of the input volume and effectively capture the global multi-scale information, while also following the successful "U-shaped" network design for the encoder and decoder. The transformer encoder is directly connected to a decoder via skip connections at different resolutions to compute the final semantic segmentation output. We have validated the performance of our method on the Multi Atlas Labeling Beyond The Cranial Vault (BTCV) dataset for multiorgan segmentation and the Medical Segmentation Decathlon (MSD) dataset for brain tumor and spleen segmentation tasks. Our benchmarks demonstrate new state-of-the-art performance on the BTCV leaderboard. Code: https://monai.io/research/unetr

变压器是一种基于关注的编码器解码器架构，彻底改变了自然语言处理领域。灵感来自这一重大成就，最近在将变形式架构调整到计算机视觉（CV）领域的一些开创性作品，这已经证明了他们对各种简历任务的有效性。依靠竞争力的建模能力，与现代卷积神经网络相比在本文中，我们已经为三百不同的视觉变压器进行了全面的审查，用于三个基本的CV任务（分类，检测和分割），提出了根据其动机，结构和使用情况组织这些方法的分类。 。由于培训设置和面向任务的差异，我们还在不同的配置上进行了评估了这些方法，以便于易于和直观的比较而不是各种基准。此外，我们已经揭示了一系列必不可少的，但可能使变压器能够从众多架构中脱颖而出，例如松弛的高级语义嵌入，以弥合视觉和顺序变压器之间的差距。最后，提出了三个未来的未来研究方向进行进一步投资。

事实证明，大脑时代是与认知性能和脑部疾病相关的表型。实现准确的脑年龄预测是优化预测的脑时代差异作为生物标志物的必要先决条件。作为一种综合的生物学特征，很难使用特征工程和局部处理的模型来准确利用大脑时代，例如局部卷积和经常性操作，这些操作一次是一次处理一个本地社区。取而代之的是，视觉变形金刚学习斑块令牌的全球专注相互作用，引入了较少的电感偏见和建模长期依赖性。就此而言，我们提出了一个新的网络，用于学习大脑年龄，以全球和局部依赖性解释，其中相应的表示由连续排列的变压器（SPT）和卷积块捕获。 SPT带来了计算效率，并通过从不同视图中连续编码2D切片间接地定位3D空间信息。最后，我们收集了一大批22645名受试者，年龄范围从14到97，我们的网络在一系列深度学习方法中表现最好，在验证集中产生了平均绝对错误（MAE）为2.855，而在独立方面产生了2.911测试集。

随着变压器作为语言处理的标准及其在计算机视觉方面的进步，参数大小和培训数据的数量相应地增长。许多人开始相信，因此，变形金刚不适合少量数据。这种趋势引起了人们的关注，例如：某些科学领域中数据的可用性有限，并且排除了该领域研究资源有限的人。在本文中，我们旨在通过引入紧凑型变压器来提出一种小规模学习的方法。我们首次表明，具有正确的尺寸，卷积令牌化，变压器可以避免在小数据集上过度拟合和优于最先进的CNN。我们的模型在模型大小方面具有灵活性，并且在获得竞争成果的同时，参数可能仅为0.28亿。当在CIFAR-10上训练Cifar-10，只有370万参数训练时，我们的最佳模型可以达到98％的准确性，这是与以前的基于变形金刚的模型相比，数据效率的显着提高，比其他变压器小于10倍，并且是15％的大小。在实现类似性能的同时，重新NET50。 CCT还表现优于许多基于CNN的现代方法，甚至超过一些基于NAS的方法。此外，我们在Flowers-102上获得了新的SOTA，具有99.76％的TOP-1准确性，并改善了Imagenet上现有基线（82.71％精度，具有29％的VIT参数）以及NLP任务。我们针对变压器的简单而紧凑的设计使它们更可行，可以为那些计算资源和/或处理小型数据集的人学习，同时扩展了在数据高效变压器中的现有研究工作。我们的代码和预培训模型可在https://github.com/shi-labs/compact-transformers上公开获得。

计算机辅助医学图像分割已广泛应用于诊断和治疗，以获得靶器官和组织的形状和体积的临床有用信息。在过去的几年中，基于卷积神经网络（CNN）的方法（例如，U-Net）占主导地位，但仍遭受了不足的远程信息捕获。因此，最近的工作提出了用于医学图像分割任务的计算机视觉变压器变体，并获得了有希望的表现。这种变压器通过计算配对贴片关系来模拟远程依赖性。然而，它们促进了禁止的计算成本，尤其是在3D医学图像（例如，CT和MRI）上。在本文中，我们提出了一种称为扩张变压器的新方法，该方法在本地和全球范围内交替捕获的配对贴片关系进行自我关注。灵感来自扩张卷积核，我们以扩张的方式进行全球自我关注，扩大接收领域而不增加所涉及的斑块，从而降低计算成本。基于这种扩展变压器的设计，我们构造了一个用于3D医学图像分割的U形编码器解码器分层体系结构。 Synapse和ACDC数据集的实验表明，我们的D-Ager Model从头开始培训，以低计算成本从划痕训练，优于各种竞争力的CNN或基于变压器的分段模型，而不耗时的每训练过程。

变形金刚占据了自然语言处理领域，最近影响了计算机视觉区域。在医学图像分析领域中，变压器也已成功应用于全栈临床应用，包括图像合成/重建，注册，分割，检测和诊断。我们的论文旨在促进变压器在医学图像分析领域的认识和应用。具体而言，我们首先概述了内置在变压器和其他基本组件中的注意机制的核心概念。其次，我们回顾了针对医疗图像应用程序量身定制的各种变压器体系结构，并讨论其局限性。在这篇综述中，我们调查了围绕在不同学习范式中使用变压器，提高模型效率及其与其他技术的耦合的关键挑战。我们希望这篇评论可以为读者提供医学图像分析领域的读者的全面图片。

视觉变形金刚（VIT）S表现出可观的全球和本地陈述的自我监督学习表现，可以转移到下游应用程序。灵感来自这些结果，我们介绍了一种新的自我监督学习框架，具有用于医学图像分析的定制代理任务。具体而言，我们提出：（i）以新的3D变压器为基础的型号，被称为往返变压器（Swin Unet），具有分层编码器，用于自我监督的预训练; （ii）用于学习人类解剖学潜在模式的定制代理任务。我们展示了来自各种身体器官的5,050个公共可用的计算机断层扫描（CT）图像的提出模型的成功预培训。通过微调超出颅穹窿（BTCV）分割挑战的预先调整训练模型和来自医疗细分牌组（MSD）数据集的分割任务，通过微调训练有素的模型来验证我们的方法的有效性。我们的模型目前是MSD和BTCV数据集的公共测试排行榜上的最先进的（即第1号）。代码：https://monai.io/research/swin-unetr.