Vision transformers have been applied successfully for image recognition tasks. There have been either multi-headed self-attention based (ViT \cite{dosovitskiy2020image}, DeIT, \cite{touvron2021training}) similar to the original work in textual models or more recently based on spectral layers (Fnet\cite{lee2021fnet}, GFNet\cite{rao2021global}, AFNO\cite{guibas2021efficient}). We hypothesize that both spectral and multi-headed attention plays a major role. We investigate this hypothesis through this work and observe that indeed combining spectral and multi-headed attention layers provides a better transformer architecture. We thus propose the novel Spectformer architecture for transformers that combines spectral and multi-headed attention layers. We believe that the resulting representation allows the transformer to capture the feature representation appropriately and it yields improved performance over other transformer representations. For instance, it improves the top-1 accuracy by 2\% on ImageNet compared to both GFNet-H and LiT. SpectFormer-S reaches 84.25\% top-1 accuracy on ImageNet-1K (state of the art for small version). Further, Spectformer-L achieves 85.7\% that is the state of the art for the comparable base version of the transformers. We further ensure that we obtain reasonable results in other scenarios such as transfer learning on standard datasets such as CIFAR-10, CIFAR-100, Oxford-IIIT-flower, and Standford Car datasets. We then investigate its use in downstream tasks such of object detection and instance segmentation on the MS-COCO dataset and observe that Spectformer shows consistent performance that is comparable to the best backbones and can be further optimized and improved. Hence, we believe that combined spectral and attention layers are what are needed for vision transformers.


翻译:摘要:视觉Transformer已被成功应用于图像识别任务。现有方法要么采用与文本模型原始工作类似的多头自注意力机制(ViT \cite{dosovitskiy2020image}、DeIT \cite{touvron2021training}),要么近期转向基于谱层的方法(Fnet\cite{lee2021fnet}、GFNet\cite{rao2021global}、AFNO\cite{guibas2021efficient})。我们假设谱方法与多头注意力机制均发挥关键作用,并通过本工作验证该假设,观察到两者结合确实能构建更优的Transformer架构。据此我们提出新型Spectformer架构,融合谱层与多头注意力层。我们认为这种组合表征能使Transformer更有效地捕获特征表示,并相比其他Transformer表征取得性能提升。例如,在ImageNet上,相较于GFNet-H和LiT,该方法将top-1准确率提升2%。SpectFormer-S在ImageNet-1K上达到84.25%的top-1准确率(小型版本最优),而Spectformer-L达到85.7%的top-1准确率(可比较基础版本最优)。此外,我们在CIFAR-10、CIFAR-100、Oxford-IIIT-flower和Stanford Cars等标准数据集的迁移学习实验中验证了其合理性能。进一步在MS-COCO数据集的目标检测与实例分割下游任务中,我们发现Spectformer展现了与最优骨干网络相媲美的稳定性能,并具备进一步优化的潜力。因此我们相信,融合谱层与注意力层正是视觉Transformer所需要的。

0
下载
关闭预览

相关内容

用于识别任务的视觉 Transformer 综述
专知会员服务
75+阅读 · 2023年2月25日
Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
【ICML2022】结构感知Transformer的图表示学习
专知会员服务
49+阅读 · 2022年6月17日
专知会员服务
18+阅读 · 2021年9月15日
【AAAI2021】知识增强的视觉-语言预训练技术 ERNIE-ViL
专知会员服务
26+阅读 · 2021年1月29日
【阿里巴巴-CVPR2020】频域学习,Learning in the Frequency Domain
专知会员服务
63+阅读 · 2020年3月4日
打开模型Zero-Shot新范式:Instruction Tuning
PaperWeekly
2+阅读 · 2022年8月25日
用Transformer完全替代CNN
CVer
20+阅读 · 2020年10月23日
【论文笔记】Graph U-Nets
专知
81+阅读 · 2019年11月25日
BERT大火却不懂Transformer?读这一篇就够了
大数据文摘
12+阅读 · 2019年1月8日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
论文共读 | Attention is All You Need
黑龙江大学自然语言处理实验室
15+阅读 · 2017年9月7日
Attention is All You Need | 每周一起读
PaperWeekly
14+阅读 · 2017年6月28日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月31日
Arxiv
17+阅读 · 2022年2月23日
Arxiv
34+阅读 · 2022年2月15日
Arxiv
58+阅读 · 2021年11月15日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
最新内容
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
5+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
8+阅读 · 7月17日
相关VIP内容
用于识别任务的视觉 Transformer 综述
专知会员服务
75+阅读 · 2023年2月25日
Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
【ICML2022】结构感知Transformer的图表示学习
专知会员服务
49+阅读 · 2022年6月17日
专知会员服务
18+阅读 · 2021年9月15日
【AAAI2021】知识增强的视觉-语言预训练技术 ERNIE-ViL
专知会员服务
26+阅读 · 2021年1月29日
【阿里巴巴-CVPR2020】频域学习,Learning in the Frequency Domain
专知会员服务
63+阅读 · 2020年3月4日
相关资讯
打开模型Zero-Shot新范式:Instruction Tuning
PaperWeekly
2+阅读 · 2022年8月25日
用Transformer完全替代CNN
CVer
20+阅读 · 2020年10月23日
【论文笔记】Graph U-Nets
专知
81+阅读 · 2019年11月25日
BERT大火却不懂Transformer?读这一篇就够了
大数据文摘
12+阅读 · 2019年1月8日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
论文共读 | Attention is All You Need
黑龙江大学自然语言处理实验室
15+阅读 · 2017年9月7日
Attention is All You Need | 每周一起读
PaperWeekly
14+阅读 · 2017年6月28日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员