pytorch写一个vit

时间: 2023-05-14 11:04:44 浏览: 35
非常感谢您的提问。以下是使用 PyTorch 实现 ViT 的代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class PatchEmbedding(nn.Module): def __init__(self, img_size=224, patch_size=16, in_chans=3, embed_dim=768): super().__init__() img_size = (img_size, img_size) if isinstance(img_size, int) else img_size patch_size = (patch_size, patch_size) if isinstance(patch_size, int) else patch_size num_patches = (img_size[1] // patch_size[1]) * (img_size[0] // patch_size[0]) self.img_size = img_size self.patch_size = patch_size self.num_patches = num_patches self.projection = nn.Conv2d(in_chans, embed_dim, kernel_size=patch_size, stride=patch_size) def forward(self, x): B, C, H, W = x.shape assert H == self.img_size[0] and W == self.img_size[1], \ f"Input image size ({H}*{W}) doesn't match model ({self.img_size[0]}*{self.img_size[1]})." x = self.projection(x).flatten(2).transpose(1, 2) return x class MLP(nn.Module): def __init__(self, in_features, hidden_features=None, out_features=None, dropout=0.): super().__init__() out_features = out_features or in_features hidden_features = hidden_features or in_features self.fc1 = nn.Linear(in_features, hidden_features) self.act = nn.GELU() self.fc2 = nn.Linear(hidden_features, out_features) self.dropout = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x): x = self.fc1(x) x = self.act(x) x = self.dropout(x) x = self.fc2(x) x = self.dropout(x) return x class Attention(nn.Module): def __init__(self, dim, num_heads=8, qkv_bias=False, attn_drop=0., proj_drop=0.): super().__init__() self.num_heads = num_heads head_dim = dim // num_heads self.scale = head_dim ** -0.5 self.qkv = nn.Linear(dim, dim * 3, bias=qkv_bias) self.attn_drop = nn.Dropout(attn_drop) self.proj = nn.Linear(dim, dim) self.proj_drop = nn.Dropout(proj_drop) def forward(self, x): B, N, C = x.shape qkv = self.qkv(x).reshape(B, N, 3, self.num_heads, C // self.num_heads).permute(2, 0, 3, 1, 4) q, k, v = qkv[0], qkv[1], qkv[2] attn = (q @ k.transpose(-2, -1)) * self.scale attn = attn.softmax(dim=-1) attn = self.attn_drop(attn) x = (attn @ v).transpose(1, 2).reshape(B, N, C) x = self.proj(x) x = self.proj_drop(x) return x class Block(nn.Module): def __init__(self, dim, num_heads, mlp_ratio=4., qkv_bias=False, drop=0., attn_drop=0., drop_path=0.): super().__init__() self.norm1 = nn.LayerNorm(dim) self.attn = Attention(dim, num_heads=num_heads, qkv_bias=qkv_bias, attn_drop=attn_drop, proj_drop=drop) self.drop_path = nn.Dropout(drop_path) if drop_path > 0. else nn.Identity() self.norm2 = nn.LayerNorm(dim) mlp_hidden_dim = int(dim * mlp_ratio) self.mlp = MLP(in_features=dim, hidden_features=mlp_hidden_dim, out_features=dim, dropout=drop) def forward(self, x): x = x + self.drop_path(self.attn(self.norm1(x))) x = x + self.drop_path(self.mlp(self.norm2(x))) return x class VisionTransformer(nn.Module): def __init__(self, img_size=224, patch_size=16, in_chans=3, num_classes=1000, embed_dim=768, depth=12, num_heads=12, mlp_ratio=4., qkv_bias=True, drop_rate=0., attn_drop_rate=0., drop_path_rate=0.): super().__init__() self.num_classes = num_classes self.num_features = self.embed_dim = embed_dim self.patch_embed = PatchEmbedding(img_size=img_size, patch_size=patch_size, in_chans=in_chans, embed_dim=embed_dim) num_patches = self.patch_embed.num_patches self.cls_token = nn.Parameter(torch.zeros(1, 1, embed_dim)) self.pos_embed = nn.Parameter(torch.zeros(1, num_patches + 1, embed_dim)) self.pos_drop = nn.Dropout(p=drop_rate) dpr = [x.item() for x in torch.linspace(0, drop_path_rate, depth)] # stochastic depth decay rule self.blocks = nn.ModuleList([ Block( dim=embed_dim, num_heads=num_heads, mlp_ratio=mlp_ratio, qkv_bias=qkv_bias, drop=drop_rate, attn_drop=attn_drop_rate, drop_path=dpr[i]) for i in range(depth)]) self.norm = nn.LayerNorm(embed_dim) self.head = nn.Linear(embed_dim, num_classes) if num_classes > 0 else nn.Identity() def forward(self, x): x = self.patch_embed(x) cls_token = self.cls_token.expand(x.shape[0], -1, -1) x = torch.cat((cls_token, x), dim=1) x = x + self.pos_embed x = self.pos_drop(x) for blk in self.blocks: x = blk(x) x = self.norm(x[:, 0]) x = self.head(x) return x ``` 希望这个代码示例能够帮助您实现 ViT。如果您有任何问题,请随时问我。

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pytorch_pretrained_vit 是 PyTorch 所提供的预训练视觉 Transformer(Vision Transformer, ViT)模型。ViT 模型是 Google Brain 团队在 2021 年提出的一种基于 Transformer 的神经网络,用于图像分类和其他图像相关任务。该模型的核心思想是将图像数据拆分成一组小的图像块,然后将这些小块按顺序展开成一个序列。随后,通过 Transformer 的编码器模块学习序列内的特征,并在最后加上一个全局池化层作为分类器。 pytorch_pretrained_vit 对 ViT 模型进行了预训练,使得模型具有先验的能力,在面对相似的任务时表现更好。目前已经有多个不同大小的 ViT 模型在 pytorch_pretrained_vit 中提供,同时还提供了从其他数据集转移学习到 ImageNet 数据集的预训练模型。用户可以通过 pytorch_pretrained_vit 对这些已经预训练好的模型进行 fine-tuning,以适应自己的任务。 与其他基于卷积神经网络的图像分类算法相比,ViT 模型的表现更加优越,这归功于其全局建模能力。通过展开图像块并学习它们之间的交互关系,ViT 模型可以更好地建模图像中的高层次结构,如物体的组成和位置等。同时,ViT 模型还具有更少的参数,同时能够匹配最新的 CNN 模型的表现。 总的来说,pytorch_pretrained_vit 为图像相关任务提供了先进的预训练模型,这些模型在各种任务上表现都非常出色。对于需要处理大规模图像数据集并且需要更好的全局建模能力的任务来说,ViT 模型是一个非常有用的选择。
要使用PyTorch搭建Swim-Vit,你需要遵循以下步骤: 1. 导入所需的库: python import torch import torch.nn as nn 2. 创建Swim-Vit模型的主体部分。Swim-Vit模型由一个视觉Transformer编码器和一个MLP头部组成。 python class SwimVit(nn.Module): def __init__(self, input_dim, num_classes, hidden_dim=128, num_heads=4, num_layers=4): super(SwimVit, self).__init__() self.transformer = nn.TransformerEncoder( nn.TransformerEncoderLayer( d_model=input_dim, nhead=num_heads, dim_feedforward=hidden_dim ), num_layers=num_layers ) self.fc = nn.Linear(input_dim, num_classes) def forward(self, x): x = self.transformer(x) x = torch.mean(x, dim=1) # or use a different pooling method x = self.fc(x) return x 在上面的代码中,input_dim是输入数据的维度,num_classes是分类的类别数,hidden_dim是Transformer中隐藏层的维度,num_heads是多头注意力机制的头数,num_layers是Transformer编码器的层数。 3. 实例化Swim-Vit模型并定义损失函数和优化器。 python model = SwimVit(input_dim=256, num_classes=10) # 示例中的input_dim为256,num_classes为10,你可以根据自己的任务进行调整 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 根据需要选择优化器和学习率 4. 加载数据并进行训练。 python # 假设你有训练数据train_data和标签train_labels train_dataset = torch.utils.data.TensorDataset(train_data, train_labels) train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True) # 训练模型 for epoch in range(num_epochs): for images, labels in train_loader: optimizer.zero_grad() outputs = model(images) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() 这只是一个简单的示例,你可能需要根据你的具体任务和数据进行调整。希望对你有所帮助!
以下是一个基于PyTorch实现的ViT模型的完整代码: import torch import torch.nn as nn from einops.layers.torch import Rearrange class MLP(nn.Module): def __init__(self, in_features, hidden_features, out_features, dropout_prob): super().__init__() self.fc1 = nn.Linear(in_features, hidden_features) self.fc2 = nn.Linear(hidden_features, out_features) self.dropout = nn.Dropout(dropout_prob) self.gelu = nn.GELU() def forward(self, x): x = self.fc1(x) x = self.gelu(x) x = self.dropout(x) x = self.fc2(x) x = self.dropout(x) return x class ViT(nn.Module): def __init__(self, image_size, patch_size, num_classes, dim, depth, heads, mlp_dim, dropout_prob): super().__init__() assert image_size % patch_size == 0, "Image dimensions must be divisible by the patch size." num_patches = (image_size // patch_size) ** 2 patch_dim = 3 * patch_size ** 2 self.patch_size = patch_size self.embedding = nn.Linear(patch_dim, dim) self.cls_token = nn.Parameter(torch.randn(1, 1, dim)) self.positional_encoding = nn.Parameter(torch.randn(1, num_patches + 1, dim)) self.dropout = nn.Dropout(dropout_prob) self.transformer = nn.ModuleList([ nn.TransformerEncoderLayer(d_model=dim, nhead=heads, dim_feedforward=mlp_dim, dropout=dropout_prob) for _ in range(depth) ]) self.layer_norm = nn.LayerNorm(dim) self.fc = nn.Linear(dim, num_classes) def forward(self, x): x = Rearrange('b c (h p1) (w p2) -> b (h w) (p1 p2 c)', p1=self.patch_size, p2=self.patch_size)(x) x = self.embedding(x) cls_token = self.cls_token.expand(x.shape[0], -1, -1) x = torch.cat((cls_token, x), dim=1) x = x + self.positional_encoding x = self.dropout(x) for transformer_layer in self.transformer: x = transformer_layer(x) x = x[:, 0] x = self.layer_norm(x) x = self.fc(x) return x 该模型包含一个ViT类和一个MLP类,其中ViT类是主要的模型类,MLP类是ViT中所使用的多层感知机。在ViT类中,输入图像被首先被切成大小为patch_size x patch_size的小块,然后通过线性层进行嵌入。之后,一个位置编码被加到嵌入后的向量上,位置编码是一个可学习的参数。接下来,这些向量经过若干个Transformer Encoder层的处理。在Transformer Encoder层的输出中,第一个位置的向量被视为类别向量,最后经过一些标准的全局平均池化和线性变换后,最终输出分类结果。
在PyTorch中实现ViT模型,可以参考以下步骤: 1. 安装PyTorch:首先需要安装PyTorch,可以通过官网提供的命令进行安装: python pip install torch torchvision 2. 导入相关库:在PyTorch中实现ViT模型,需要导入torch、torchvision和transformers等库: python import torch import torch.nn as nn import torchvision from torchvision import transforms from transformers import ViTModel 3. 定义ViT模型:可以使用transformers库提供的ViTModel类来定义ViT模型。其中,需要指定输入图像的大小和像素块的大小: python class ViT(nn.Module): def __init__(self, image_size=224, patch_size=16, num_classes=1000): super().__init__() self.patch_size = patch_size self.num_patches = (image_size // patch_size) ** 2 self.patch_embedding = nn.Conv2d(3, 768, kernel_size=patch_size, stride=patch_size) self.transformer = ViTModel.from_pretrained('google/vit-base-patch16-224') self.classifier = nn.Linear(768, num_classes) def forward(self, x): x = self.patch_embedding(x).flatten(2).transpose(1, 2) x = self.transformer(x).last_hidden_state.mean(1) x = self.classifier(x) return x 在上述代码中,使用了transformers库提供的预训练模型google/vit-base-patch16-224,并且通过ViTModel.from_pretrained()方法加载了预训练的权重参数。 4. 加载数据集和训练模型:可以使用PyTorch提供的数据集和训练工具来训练ViT模型。 python # 加载数据集 transform = transforms.Compose([transforms.Resize(224), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))]) train_dataset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) test_dataset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True) test_loader = torch.utils.data.DataLoader(test_dataset, batch_size=32, shuffle=False) # 定义模型、损失函数和优化器 model = ViT() criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 训练模型 num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): for i, (images, labels) in enumerate(train_loader): outputs = model(images) loss = criterion(outputs, labels) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() if (i + 1) % 100 == 0: print('Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], Loss: {:.4f}' .format(epoch + 1, num_epochs, i + 1, len(train_loader), loss.item())) # 测试模型 with torch.no_grad(): correct = 0 total = 0 for images, labels in test_loader: outputs = model(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('Accuracy of the model on the test images: {} %'.format(100 * correct / total)) 在上述代码中,使用了PyTorch提供的CIFAR10数据集,并且使用了Adam优化器来更新模型参数。在训练完成后,可以使用测试集来评估模型的准确率。
要使用PyTorch训练VIT模型,可以按照以下步骤进行: 1. 安装PyTorch:首先确保已经安装了PyTorch深度学习框架,并且版本符合VIT模型的要求。可以通过PyTorch官方网站或者使用pip命令来安装。 2. 准备数据集:根据你的任务需求,准备相应的数据集。这些数据集应包括训练集、验证集和测试集,并按照PyTorch的数据加载器(DataLoader)的格式进行组织。 3. 定义VIT模型:使用PyTorch定义VIT模型。可以从PyTorch官方的模型库中选择已经实现的VIT模型,或者从头开始自定义一个VIT模型。 4. 定义损失函数和优化器:选择适当的损失函数来衡量模型在训练过程中的性能,并选择合适的优化器来更新模型的参数。常见的损失函数有交叉熵损失函数(CrossEntropyLoss),优化器可以选择Adam、SGD等。 5. 训练模型:使用定义好的数据加载器、模型、损失函数和优化器,进行模型的训练。迭代遍历训练集,将输入数据送入模型进行前向传播,计算损失值,然后通过反向传播更新模型参数。 6. 模型评估:在训练过程中,可以周期性地对模型进行评估,使用验证集或者测试集来计算模型的性能指标,如准确率、精确率、召回率等。 7. 模型保存:在训练过程中,可以选择保存模型的参数,以便后续进行推理或继续训练。 通过以上步骤,你可以使用PyTorch训练VIT模型,并根据具体任务的需求进行调整和优化。

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