transformer的目标检测模型

### Transformer架构在目标检测中的应用

#### 1. 模型概述
Transformer架构最初设计用于自然语言处理任务，但近年来已被成功迁移到计算机视觉领域，特别是目标检测。相较于传统的卷积神经网络(CNN)，Transformer展示了显著的优势[^1]。

#### 2. 主要组件
- **多头自注意力机制(Multi-head Self-Attention)**
这一核心模块允许模型关注图像的不同部分之间的关系，而不仅仅是局部邻域内的像素关联。这种特性对于捕捉小尺寸物体至关重要，因为它们往往位于复杂背景之中。

- **位置编码(Positional Encoding)**
为了保留输入序列的空间信息，在将图片转换成一系列token之后加入特定形式的位置编码。这有助于保持原始空间布局的同时引入相对距离概念[^3]。

- **前馈神经网络(Feed Forward Networks, FFNs)**
各层之间穿插着简单的全连接层来增加非线性表达力，并促进跨通道的信息交流。

#### 3. 特征金字塔网络(FPN)集成
许多先进的基于Transformer的目标检测器采用了FPN结构作为骨干网的一部分。该策略使得低级特征图与高级语义表示相结合，增强了对各种大小目标的有效表征能力。

#### 4. 锚框机制替代方案
不同于Faster R-CNN依赖预定义锚框的方式，一些新型框架如DETR(Detection Transformer)直接预测边界框坐标和类别标签，实现了真正意义上的端到端训练过程[^2]。

import torch.nn as nn

class DETR(nn.Module):
    def __init__(self, backbone, transformer, num_classes):
        super(DETR, self).__init__()
        self.backbone = backbone
        self.transformer = transformer
        hidden_dim = transformer.d_model
        
        # 定位分支
        self.bbox_embed = MLP(hidden_dim, hidden_dim, 4, 3)
        
        # 分类分支
        self.class_embed = nn.Linear(hidden_dim, num_classes)

    def forward(self, inputs):
        src, mask = self.backbone(inputs)
        hs = self.transformer(src, mask)[0]

        outputs_class = self.class_embed(hs)
        outputs_coord = self.bbox_embed(hs).sigmoid()
        out = {'pred_logits': outputs_class[-1], 'pred_boxes': outputs_coord[-1]}
        return out