Vit，DeiT，DeepViT，CaiT，CPVT，CVT，CeiT简介

Vit:

       最基础的，就是将transformer的encoder取出来。

输入图像大小维度(B,C,H,W)，将图片不重叠地划分为H/patch_height * w/patch_weight个patch，每个patch为patch_height * patch_weight * c。

之后，concat用于分类的cls token，维度+1，同时加入可学习的绝对位置编码，送入transformer的主体。

       之后就与tansformer的计算相同，这里不多做赘述。

如果要加入mask屏蔽，应该在未softmax前的attention weights进行屏蔽。

最终送入分类头时，可以选择对所有patch求均值或只送入cls token。

Deit：

       DeiT是在ViT的基础上，多加入了一个distill token用于蒸馏学习。

       这篇论文提出了两个蒸馏方法：

软蒸馏：

λ,τ是超参数，y 是ground truth，ψ是softmax函数，Zs和Zt分别是学生模型、教师模型的输出， LCE是交叉熵损失，K L是KL散度。

KL散度也就是相对熵，也是用来计算两个概率分布的一种差异

硬蒸馏：

       也就是计算学生的输出分别于与真实标签，yt教师输出做损失。 

DeepViT：

      主要在于VIT深层，自我注意机制无法学习到有效的表征学习概念，阻碍了模型获得预期的性能增益。也就是出现了注意力坍塌的问题。

       基于这一观察，为了解决注意力崩溃的问题，并有效地将视觉转换扩展到更深的层面，提出了一种简单而有效的自我注意机制–再注意（re-attention）用于ViTs中。

定义了一个端到端可学习的变换矩阵，变换矩阵沿着头部维度乘以自注意力映射图，将多头注意力映射图混合到重新生成的新的注意力映射图中，并且Norm取得是BatchNorm而不是传统的LayerNorm，然后与Value相乘。实现时，变换矩阵是一个(heads,head,1,1)的二维卷积。

 

Cait:

       （b）（c）中的 α 是一个实数，即，FFN或SA的输出特征都统一乘以α；而图（d）中，FFN或SA输出特征的不同channel乘上不同的数值，在一定程度上会使得特征更细化，更精准。

       该作者认为，既然用于分类的cls token只是为了获得图片的全部信息，那么完全不必在一开始就送入网络进行信息交互，只在最后两层transformer加入进行信息交互。，而这里的CA与SA的区别是，Q只计算cls的，意思是只获取类别 token 和其他 token 的关联就行了，不需要再更新特征 token 自己内部关联了，可以看公式：

 侵删

问题1：为什么class token 放到了网络的后面也可以呢？我们知道图片的信息都在patch embedding里面，所以我们只需要用class token来抽取patch embedding中的信息就相当于class token拥有了图片的信息。

问题2：为什么class token 放到了网络的后面效果更好呢？class token若是和patch embedding同时送入网络，在计算attention时候，class token和patch embedding二者之间就会有信息的相互传递，而然事实上，我们想要的是，用class token 抽取patch embedding中的信息，而不需要将class token 中的信息传递给patch embedding 。所以将class token 往后放，就使得class token专注于它的工作，即专注于抽取图片的信息。

CPVT:

       这篇论文主要的侧重点在于，位置的编码。常见的position encoding方式包括绝对位置编码和相对位置编码等。

目前常用的一般是绝对位置编码，包括在Transformer中提出的sinusoidal编码方式，以及在GPT，ViT等中所使用的可训练的位置编码等。但是一般的绝对位置编码针对特定分辨率的任务，在训练时就会生成固定尺寸的编码，无法处理不同分辨率大小的图片，这极大地妨碍了Transformer地灵活性和更大的应用空间。常见的处理方式是在处理不同分辨率的图像时，对训练好的position encoding进行插值适用，但需要fine-tune来恢复，不然会造成较大的精度下降。

所以，该文提出了提出一种能够根据不同尺寸输入改变长度的position encoding 方式

首先对上一个transformer encoder的输出进行reshape，回退为2D的图像形式；

然后对该2D信息进行一个2D可分离卷积等来进行局部信息的提取；

最后对新生成的tensor重新reshape到序列化信息格式作为输出。

由于class token中不包含位置相关信息，因此将其隔离不参与PEG的操作。

CVT：

       将卷积与transformer两种设计相互结合，寻求最佳组合方式，从而提高了视觉Transformer（ViT）的性能和效率。

CvT的整体流程如图所示。在ViT架构中引入了2种基于卷积的操作，即卷积Token嵌入和卷积映射。

卷积Token也就是，在VIT中使用linear实现patch_embedding和pos_embedding，而在这里使用卷积替代。并且每一个stage，都会进行卷积+LN的token embedding。这允许每个阶段逐步减少Token的数量(即特征分辨率)，同时增加Token的宽度(即特征维度)，从而实现空间下采样和增加丰富度。

在Q，K，V的计算上使用深度可分离的卷积运算，称为卷积映射，分别用于查询、键和值的嵌入，而不是ViT中标准的位置线性映射。此外，分类Token只在最后阶段添加。

CeiT：

      该论文同样，也是希望将CNN与transformer相结合。

       主要的创新点有三个：

       首先设计Image-to-Tokens模块来从low-level特征中得到embedding。

       其次是将Transformer中的Feed Forward模块替换为Locally-enhanced Feed-Forward(LeFF)模块，增加了相邻token之间的相关性。

       也就是在mlp中加了卷积来融合不同通道的特征。

       最后是本文最为突出的一个特点使用Layer-wise Class Token Attention（LCA）捕获多层的特征表示。也就是将前面所有stage的class token取出来，将所有的class token作相关与前馈，相互进行信息交互。也就是在提取出来的所有class token的基础上使用一个MSA+FFN得到最终的logits输出。作者认为这样可以获取多尺度的表征。

        

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