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Swin2SR
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Swin2SR
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。

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
< 源 >( do_rescale: bool = True rescale_factor: typing.Union[int, float] = 0.00392156862745098 do_pad: bool = True pad_size: int = 8 **kwargs )
構建一個 Swin2SR 影像處理器。
preprocess
< 源 >( 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_rescale
為True
,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 (
str
或TensorType
, 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
或'tf'
:返回一個批次的tf.Tensor
。TensorType.PYTORCH
或'pt'
:返回一個批次的torch.Tensor
。TensorType.NUMPY
或'np'
:返回一個批次的np.ndarray
。TensorType.JAX
或'jax'
:返回一個批次的jax.numpy.ndarray
。
- 未設定:返回一個
- data_format (
ChannelDimension
或str
, 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"
或ChannelDimension.FIRST
: 影像格式為 (num_channels, height, width)。"channels_last"
或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 (
ChannelDimension
或str
, 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"
或ChannelDimension.FIRST
: 影像格式為 (num_channels, height, width)。"channels_last"
或ChannelDimension.LAST
: 影像格式為 (height, width, num_channels)。"none"
或ChannelDimension.NONE
: 影像格式為 (height, width)。
預處理一張或一批影像。
Swin2SRImageProcessorFast
class transformers.Swin2SRImageProcessorFast
< 源 >( **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
< 源 >( 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
< 源 >( 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 (
str
或function
, 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"
和"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
< source >( 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
< source >( 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.BaseModelOutput 或 tuple(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,)
或(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.BaseModelOutput 或 tuple(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=True
或config.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=True
或config.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。
Swin2SRForImageSuperResolution
class transformers.Swin2SRForImageSuperResolution
< source >( 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
< source >( 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.ImageSuperResolutionOutput
或 tuple(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,)
或(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.ImageSuperResolutionOutput
或 tuple(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=True
或config.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=True
或config.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`