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Swin2SR

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Swin2SR

PyTorch

概述

Swin2SR 模型由 Marcos V. Conde、Ui-Jin Choi、Maxime Burchi 和 Radu Timofte 在 Swin2SR: SwinV2 Transformer for Compressed Image Super-Resolution and Restoration 一文中提出。Swin2SR 透過整合 Swin Transformer v2 層來改進 SwinIR 模型,這緩解了訓練不穩定、預訓練和微調之間的解析度差距以及資料依賴性強等問題。

論文摘要如下:

摘要:壓縮在透過頻寬受限的系統(如流媒體服務、虛擬現實或影片遊戲)高效傳輸和儲存影像和影片方面起著重要作用。然而,壓縮不可避免地會導致偽影和原始資訊的丟失,這可能會嚴重降低視覺質量。因此,壓縮影像的質量增強已成為一個熱門研究課題。雖然大多數最先進的影像恢復方法都基於卷積神經網路,但其他基於 Transformer 的方法(如 SwinIR)在這些任務上也表現出色。在本文中,我們探索了新穎的 Swin Transformer V2,以改進用於影像超解析度的 SwinIR,特別是在壓縮輸入場景中。使用這種方法,我們可以解決訓練 Transformer 視覺模型中的主要問題,例如訓練不穩定、預訓練和微調之間的解析度差距以及對資料的強烈依賴。我們在三個代表性任務上進行了實驗:JPEG 壓縮偽影去除、影像超解析度(經典和輕量級)以及壓縮影像超解析度。實驗結果表明,我們的方法 Swin2SR 能夠改善 SwinIR 的訓練收斂性和效能,並且是“AIM 2022 壓縮影像和影片超解析度挑戰賽”的前五名解決方案。

drawing Swin2SR 架構。引自原始論文。

該模型由 nielsr 貢獻。原始程式碼可在此處找到。

資源

Swin2SR 的演示筆記本可以在這裡找到。

使用 SwinSR 進行影像超解析度的演示空間可以在這裡找到。

Swin2SRImageProcessor

class transformers.Swin2SRImageProcessor

< >

( do_rescale: bool = True rescale_factor: typing.Union[int, float] = 0.00392156862745098 do_pad: bool = True pad_size: int = 8 **kwargs )

引數

  • do_rescale (bool, optional, 預設為 True) — 是否使用指定的縮放因子 rescale_factor 對影像進行縮放。可以在 preprocess 方法中使用 do_rescale 引數覆蓋此設定。
  • rescale_factor (intfloat, optional, 預設為 1/255) — 如果對影像進行縮放,使用的縮放因子。可以在 preprocess 方法中使用 rescale_factor 引數覆蓋此設定。

構建一個 Swin2SR 影像處理器。

preprocess

< >

( images: typing.Union[ForwardRef('PIL.Image.Image'), numpy.ndarray, ForwardRef('torch.Tensor'), list['PIL.Image.Image'], list[numpy.ndarray], list['torch.Tensor']] do_rescale: typing.Optional[bool] = None rescale_factor: typing.Optional[float] = None do_pad: typing.Optional[bool] = None pad_size: typing.Optional[int] = None return_tensors: typing.Union[str, transformers.utils.generic.TensorType, NoneType] = None data_format: typing.Union[str, transformers.image_utils.ChannelDimension] = <ChannelDimension.FIRST: 'channels_first'> input_data_format: typing.Union[str, transformers.image_utils.ChannelDimension, NoneType] = None )

引數

  • images (ImageInput) — 需要預處理的影像。期望單個或一批畫素值範圍在 0 到 255 之間的影像。如果傳入的影像畫素值在 0 和 1 之間,請設定 do_rescale=False
  • do_rescale (bool, optional, 預設為 self.do_rescale) — 是否將影像值重新縮放到 [0 - 1] 之間。
  • rescale_factor (float, optional, 預設為 self.rescale_factor) — 如果設定 do_rescaleTrue,則用於縮放影像的縮放因子。
  • do_pad (bool, optional, 預設為 True) — 是否填充影像,使其高度和寬度能被 window_size 整除。
  • pad_size (int, optional, 預設為 32) — 區域性注意力滑動視窗的大小。
  • return_tensors (strTensorType, optional) — 返回張量的型別。可以是以下之一:
    • 未設定:返回一個 np.ndarray 列表。
    • TensorType.TENSORFLOW'tf':返回一個批次的 tf.Tensor
    • TensorType.PYTORCH'pt':返回一個批次的 torch.Tensor
    • TensorType.NUMPY'np':返回一個批次的 np.ndarray
    • TensorType.JAX'jax':返回一個批次的 jax.numpy.ndarray
  • data_format (ChannelDimensionstr, optional, 預設為 ChannelDimension.FIRST) — 輸出影像的通道維度格式。可以是以下之一:
    • "channels_first"ChannelDimension.FIRST: 影像格式為 (num_channels, height, width)。
    • "channels_last"ChannelDimension.LAST: 影像格式為 (height, width, num_channels)。
    • 未設定:使用輸入影像的通道維度格式。
  • input_data_format (ChannelDimensionstr, optional) — 輸入影像的通道維度格式。如果未設定,則從輸入影像中推斷通道維度格式。可以是以下之一:
    • "channels_first"ChannelDimension.FIRST: 影像格式為 (num_channels, height, width)。
    • "channels_last"ChannelDimension.LAST: 影像格式為 (height, width, num_channels)。
    • "none"ChannelDimension.NONE: 影像格式為 (height, width)。

預處理一張或一批影像。

Swin2SRImageProcessorFast

class transformers.Swin2SRImageProcessorFast

< >

( **kwargs: typing_extensions.Unpack[transformers.models.swin2sr.image_processing_swin2sr_fast.Swin2SRFastImageProcessorKwargs] )

構建一個快速的 Swin2SR 影像處理器。

preprocess

< >

( images: typing.Union[ForwardRef('PIL.Image.Image'), numpy.ndarray, ForwardRef('torch.Tensor'), list['PIL.Image.Image'], list[numpy.ndarray], list['torch.Tensor']] **kwargs: typing_extensions.Unpack[transformers.models.swin2sr.image_processing_swin2sr_fast.Swin2SRFastImageProcessorKwargs] )

Swin2SRConfig

class transformers.Swin2SRConfig

< >

( image_size = 64 patch_size = 1 num_channels = 3 num_channels_out = None embed_dim = 180 depths = [6, 6, 6, 6, 6, 6] num_heads = [6, 6, 6, 6, 6, 6] window_size = 8 mlp_ratio = 2.0 qkv_bias = True hidden_dropout_prob = 0.0 attention_probs_dropout_prob = 0.0 drop_path_rate = 0.1 hidden_act = 'gelu' use_absolute_embeddings = False initializer_range = 0.02 layer_norm_eps = 1e-05 upscale = 2 img_range = 1.0 resi_connection = '1conv' upsampler = 'pixelshuffle' **kwargs )

引數

  • image_size (int, optional, 預設為 64) — 每張影像的大小(解析度)。
  • patch_size (int, optional, 預設為 1) — 每個圖塊的大小(解析度)。
  • num_channels (int, optional, 預設為 3) — 輸入通道的數量。
  • num_channels_out (int, optional, 預設為 num_channels) — 輸出通道的數量。如果未設定,將被設定為 num_channels
  • embed_dim (int, optional, 預設為 180) — 圖塊嵌入的維度。
  • depths (list(int), optional, 預設為 [6, 6, 6, 6, 6, 6]) — Transformer 編碼器中每層的深度。
  • num_heads (list(int), optional, 預設為 [6, 6, 6, 6, 6, 6]) — Transformer 編碼器每層中注意力頭的數量。
  • window_size (int, optional, 預設為 8) — 視窗大小。
  • mlp_ratio (float, optional, 預設為 2.0) — MLP 隱藏維度與嵌入維度的比率。
  • qkv_bias (bool, optional, 預設為 True) — 是否為查詢、鍵和值新增可學習的偏置。
  • hidden_dropout_prob (float, optional, 預設為 0.0) — 嵌入和編碼器中所有全連線層的丟棄機率。
  • attention_probs_dropout_prob (float, optional, 預設為 0.0) — 注意力機率的丟棄率。
  • drop_path_rate (float, optional, 預設為 0.1) — 隨機深度率。
  • hidden_act (strfunction, optional, 預設為 "gelu") — 編碼器中的非線性啟用函式(函式或字串)。如果為字串,支援 "gelu""relu""selu""gelu_new"
  • use_absolute_embeddings (bool, optional, 預設為 False) — 是否向圖塊嵌入新增絕對位置嵌入。
  • initializer_range (float, optional, 預設為 0.02) — 用於初始化所有權重矩陣的 truncated_normal_initializer 的標準差。
  • layer_norm_eps (float, optional, 預設為 1e-05) — 層歸一化層使用的 epsilon 值。
  • upscale (int, 可選, 預設為 2) — 影像的上取樣因子。對於影像超解析度,可取 2/3/4/8;對於去噪和壓縮偽影減少,可取 1。
  • img_range (float, 可選, 預設為 1.0) — 輸入影像的值範圍。
  • resi_connection (str, 可選, 預設為 "1conv") — 每個階段殘差連線前使用的卷積塊。
  • upsampler (str, 可選, 預設為 "pixelshuffle") — 重建模組。可以是 ‘pixelshuffle’/‘pixelshuffledirect’/‘nearest+conv’/None。

這是用於儲存 Swin2SRModel 配置的配置類。它用於根據指定的引數例項化一個 Swin Transformer v2 模型,定義模型架構。使用預設值例項化配置將產生與 Swin Transformer v2 caidas/swin2sr-classicalsr-x2-64 架構類似的配置。

配置物件繼承自 PretrainedConfig,可用於控制模型輸出。更多資訊請閱讀 PretrainedConfig 的文件。

示例

>>> from transformers import Swin2SRConfig, Swin2SRModel

>>> # Initializing a Swin2SR caidas/swin2sr-classicalsr-x2-64 style configuration
>>> configuration = Swin2SRConfig()

>>> # Initializing a model (with random weights) from the caidas/swin2sr-classicalsr-x2-64 style configuration
>>> model = Swin2SRModel(configuration)

>>> # Accessing the model configuration
>>> configuration = model.config

Swin2SRModel

class transformers.Swin2SRModel

< >

( config )

引數

  • config (Swin2SRModel) — 包含模型所有引數的模型配置類。使用配置檔案進行初始化不會載入與模型相關的權重,只會載入配置。請檢視 from_pretrained() 方法來載入模型權重。

基礎的 Swin2Sr 模型,輸出原始的隱藏狀態,頂部沒有任何特定的頭。

該模型繼承自 PreTrainedModel。請檢視超類的文件,瞭解庫為所有模型實現的通用方法(例如下載或儲存、調整輸入嵌入大小、修剪頭部等)。

該模型也是 PyTorch torch.nn.Module 的子類。可以像常規的 PyTorch 模組一樣使用它,並參考 PyTorch 文件瞭解所有與通用用法和行為相關的事項。

forward

< >

( pixel_values: FloatTensor head_mask: typing.Optional[torch.FloatTensor] = None output_attentions: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None ) transformers.modeling_outputs.BaseModelOutputtuple(torch.FloatTensor)

引數

  • pixel_values (torch.FloatTensor,形狀為 (batch_size, num_channels, image_size, image_size)) — 對應於輸入影像的張量。畫素值可以使用 {image_processor_class} 獲得。有關詳細資訊,請參閱 {image_processor_class}.__call__{processor_class} 使用 {image_processor_class} 處理影像)。
  • head_mask (torch.FloatTensor,形狀為 (num_heads,)(num_layers, num_heads), 可選) — 用於使自注意力模組的選定頭無效的掩碼。掩碼值在 [0, 1] 中選擇:

    • 1 表示頭未被掩碼
    • 0 表示頭被掩碼
  • output_attentions (bool, 可選) — 是否返回所有注意力層的注意力張量。有關更多詳細資訊,請參閱返回張量下的 attentions
  • output_hidden_states (bool, 可選) — 是否返回所有層的隱藏狀態。有關更多詳細資訊,請參閱返回張量下的 hidden_states
  • return_dict (bool, 可選) — 是否返回一個 ModelOutput 而不是一個普通的元組。

返回

transformers.modeling_outputs.BaseModelOutputtuple(torch.FloatTensor)

一個 transformers.modeling_outputs.BaseModelOutput 或一個 torch.FloatTensor 元組(如果傳遞 return_dict=False 或當 config.return_dict=False 時),根據配置(Swin2SRConfig)和輸入,包含各種元素。

  • last_hidden_state (torch.FloatTensor, 形狀為 (batch_size, sequence_length, hidden_size)) — 模型最後一層輸出的隱藏狀態序列。

  • hidden_states (tuple(torch.FloatTensor), 可選, 在傳遞 output_hidden_states=Trueconfig.output_hidden_states=True 時返回) — torch.FloatTensor 的元組(如果模型有嵌入層,則一個用於嵌入層的輸出,+ 每個層一個輸出),形狀為 (batch_size, sequence_length, hidden_size)

    模型在每個層輸出的隱藏狀態以及可選的初始嵌入輸出。

  • attentions (tuple(torch.FloatTensor), 可選, 在傳遞 output_attentions=Trueconfig.output_attentions=True 時返回) — torch.FloatTensor 的元組(每層一個),形狀為 (batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)

    注意力 softmax 後的注意力權重,用於計算自注意力頭中的加權平均值。

Swin2SRModel 的 forward 方法,覆蓋了 __call__ 特殊方法。

儘管前向傳播的流程需要在此函式中定義,但之後應該呼叫 Module 例項而不是此函式,因為前者會處理前處理和後處理步驟,而後者會靜默地忽略它們。

示例

Swin2SRForImageSuperResolution

class transformers.Swin2SRForImageSuperResolution

< >

( config )

引數

  • config (Swin2SRForImageSuperResolution) — 包含模型所有引數的模型配置類。使用配置檔案進行初始化不會載入與模型相關的權重,只會載入配置。請檢視 from_pretrained() 方法來載入模型權重。

Swin2SR 模型 Transformer,頂部帶有一個上取樣器頭,用於影像超解析度和恢復。

該模型繼承自 PreTrainedModel。請檢視超類的文件,瞭解庫為所有模型實現的通用方法(例如下載或儲存、調整輸入嵌入大小、修剪頭部等)。

該模型也是 PyTorch torch.nn.Module 的子類。可以像常規的 PyTorch 模組一樣使用它,並參考 PyTorch 文件瞭解所有與通用用法和行為相關的事項。

forward

< >

( pixel_values: typing.Optional[torch.FloatTensor] = None head_mask: typing.Optional[torch.FloatTensor] = None labels: typing.Optional[torch.LongTensor] = None output_attentions: typing.Optional[bool] = None output_hidden_states: typing.Optional[bool] = None return_dict: typing.Optional[bool] = None ) transformers.modeling_outputs.ImageSuperResolutionOutputtuple(torch.FloatTensor)

引數

  • pixel_values (torch.FloatTensor,形狀為 (batch_size, num_channels, image_size, image_size), 可選) — 對應於輸入影像的張量。畫素值可以使用 {image_processor_class} 獲得。有關詳細資訊,請參閱 {image_processor_class}.__call__{processor_class} 使用 {image_processor_class} 處理影像)。
  • head_mask (torch.FloatTensor,形狀為 (num_heads,)(num_layers, num_heads), 可選) — 用於使自注意力模組的選定頭無效的掩碼。掩碼值在 [0, 1] 中選擇:

    • 1 表示頭未被掩碼
    • 0 表示頭被掩碼
  • labels (torch.LongTensor,形狀為 (batch_size, sequence_length), 可選) — 用於計算掩碼語言建模損失的標籤。索引應在 [0, ..., config.vocab_size] 或 -100 中(參見 input_ids 文件字串)。索引設定為 -100 的標記將被忽略(掩碼),損失僅針對標籤在 [0, ..., config.vocab_size] 中的標記計算。
  • output_attentions (bool, 可選) — 是否返回所有注意力層的注意力張量。有關更多詳細資訊,請參閱返回張量下的 attentions
  • output_hidden_states (bool, 可選) — 是否返回所有層的隱藏狀態。有關更多詳細資訊,請參閱返回張量下的 hidden_states
  • return_dict (bool, 可選) — 是否返回一個 ModelOutput 而不是一個普通的元組。

返回

transformers.modeling_outputs.ImageSuperResolutionOutputtuple(torch.FloatTensor)

一個 transformers.modeling_outputs.ImageSuperResolutionOutput 或一個 torch.FloatTensor 元組(如果傳遞 return_dict=False 或當 config.return_dict=False 時),根據配置(Swin2SRConfig)和輸入,包含各種元素。

  • loss (torch.FloatTensor,形狀為 (1,), 可選, 在提供 labels 時返回) — 重建損失。

  • reconstruction (torch.FloatTensor,形狀為 (batch_size, num_channels, height, width)) — 重建的影像,可能已上取樣。

  • hidden_states (tuple(torch.FloatTensor), 可選, 在傳遞 output_hidden_states=Trueconfig.output_hidden_states=True 時返回) — torch.FloatTensor 的元組(如果模型有嵌入層,則一個用於嵌入層的輸出,+ 每個階段一個輸出),形狀為 (batch_size, sequence_length, hidden_size)。模型在每個階段輸出的隱藏狀態(也稱為特徵圖)。

  • attentions (tuple(torch.FloatTensor), 可選, 在傳遞 output_attentions=Trueconfig.output_attentions=True 時返回) — torch.FloatTensor 的元組(每層一個),形狀為 (batch_size, num_heads, patch_size, sequence_length)

    注意力 softmax 後的注意力權重,用於計算自注意力頭中的加權平均值。

Swin2SRForImageSuperResolution 的 forward 方法,覆蓋了 __call__ 特殊方法。

儘管前向傳播的流程需要在此函式中定義,但之後應該呼叫 Module 例項而不是此函式,因為前者會處理前處理和後處理步驟,而後者會靜默地忽略它們。

示例

>>> import torch
>>> import numpy as np
>>> from PIL import Image
>>> import requests

>>> from transformers import AutoImageProcessor, Swin2SRForImageSuperResolution

>>> processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("caidas/swin2SR-classical-sr-x2-64")
>>> model = Swin2SRForImageSuperResolution.from_pretrained("caidas/swin2SR-classical-sr-x2-64")

>>> url = "https://huggingface.co/spaces/jjourney1125/swin2sr/resolve/main/samples/butterfly.jpg"
>>> image = Image.open(requests.get(url, stream=True).raw)
>>> # prepare image for the model
>>> inputs = processor(image, return_tensors="pt")

>>> # forward pass
>>> with torch.no_grad():
...     outputs = model(**inputs)

>>> output = outputs.reconstruction.data.squeeze().float().cpu().clamp_(0, 1).numpy()
>>> output = np.moveaxis(output, source=0, destination=-1)
>>> output = (output * 255.0).round().astype(np.uint8)  # float32 to uint8
>>> # you can visualize `output` with `Image.fromarray`
< > 在 GitHub 上更新

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