Transformers documentation
Registers를 사용한 DINOv2
이 모델은 2023-09-28에 HF papers에 게시되었으며, 2024-12-24에 Hugging Face Transformers에 기여되었습니다.
Registers를 사용한 DINOv2
개요
Timothée Darcet, Maxime Oquab, Julien Mairal, Piotr Bojanowski의 Vision Transformers Need Registers 논문에서 DINOv2 with Registers 모델이 제안되었습니다.
Vision Transformer(ViT)은 ImageNet에서 지도 기반 이미지 분류를 수행하기 위해 처음 소개된 transformer 인코더 모델(BERT와 유사)입니다.
다음으로, ViT가 레이블 없이 이미지에서 의미 있는 특징(또는 임베딩이라고도 함)을 추출하는 자감독 학습(self-supervised) 방식으로 매우 잘 작동하는 방법이 발견되었습니다. 관련 논문으로는 DINOv2와 MAE가 있습니다.
DINOv2의 저자들은 ViT의 어텐션 맵에 아티팩트가 존재하는 것을 발견했습니다. 이는 모델이 일부 이미지 패치를 “레지스터”로 사용하기 때문입니다. 저자들은 이에 대한 해결책을 제안합니다. 바로 새로운 토큰(“레지스터” 토큰이라고 함)을 추가하는 것입니다. 이 토큰은 사전 학습 단계에서만 사용하며, 이후에는 폐기합니다. 이를 통해 다음과 같은 결과가 도출됩니다:
- 아티팩트 없음
- 해석 가능한 어텐션 맵
- 그리고 향상된 성능.
해당 논문의 초록은 다음과 같습니다:
최근 Transformers는 시각 표현을 학습하는 강력한 도구로 부상했습니다. 본 논문에서는 지도 학습 및 자기 지도 학습 ViT 네트워크의 특징 맵에 존재하는 아티팩트를 식별하고 특성화합니다. 해당 아티팩트는 추론 과정에서 주로 이미지의 정보량이 낮은 배경 영역에 나타나는 고노름 토큰으로, 내부 계산에 재사용됩니다. 우리는 Vision Transformer의 입력 시퀀스에 추가 토큰을 제공하여 해당 역할을 수행하게 하는 단순하면서도 효과적인 해결책을 제안합니다. 이 해결책이 지도 학습 및 자기 지도 학습 모델 모두에서 해당 문제를 완전히 해결하고, 밀집 시각 예측 작업에서 자기 지도 학습 시각 모델의 새로운 최첨단 성능을 달성하며, 더 큰 모델을 활용한 객체 발견 방법을 가능하게 하고, 무엇보다도 하위 시각 처리를 위한 더 매끄러운 특징 맵과 어텐션 맵을 제공한다는 것을 보여줍니다.
Visualization of attention maps of various models trained with vs. without registers. Taken from the original paper. 팁:
- Registers를 사용한 DINOv2의 사용법은 Registers를 사용하지 않는 경우와 동일하며, 성능만 향상됩니다.
이 모델은 nielsr님이 기여했습니다. 원본 코드는 여기에서 찾을 수 있습니다.
Dinov2WithRegistersConfig
클래스 transformers.Dinov2WithRegistersConfig
< source >( transformers_version: str | None = Nonearchitectures: list[str] | None = Noneoutput_hidden_states: bool | None = Falsereturn_dict: bool | None = Truedtype: str | torch.dtype | None = Nonechunk_size_feed_forward: int = 0is_encoder_decoder: bool = Falseid2label: dict[int, str] | dict[str, str] | None = Nonelabel2id: dict[str, int] | dict[str, str] | None = Noneproblem_type: Literal['regression', 'single_label_classification', 'multi_label_classification'] | None = Nonehidden_size: int = 768num_hidden_layers: int = 12num_attention_heads: int = 12mlp_ratio: int = 4hidden_act: str = 'gelu'hidden_dropout_prob: float | int = 0.0attention_probs_dropout_prob: float | int = 0.0initializer_range: float = 0.02layer_norm_eps: float = 1e-06image_size: int | list[int] | tuple[int, int] = 224patch_size: int | list[int] | tuple[int, int] = 16num_channels: int = 3qkv_bias: bool = Truelayerscale_value: float = 1.0drop_path_rate: float | int = 0.0use_swiglu_ffn: bool = Falsenum_register_tokens: int = 4_out_features: list[str] | None = None_out_indices: list[int] | None = Noneapply_layernorm: bool = Truereshape_hidden_states: bool = True )
매개변수
- hidden_size (
int, 선택 사항, 기본값768) — 숨겨진 표현의 차원입니다. - num_hidden_layers (
int, 선택 사항, 기본값12) — Transformer 디코더의 숨겨진 레이어 수. - num_attention_heads (
int, 선택 사항, 기본값12) — Transformer decoder의 각 attention layer에 사용할 attention head의 수입니다. - mlp_ratio (
int, 선택 사항, 기본값4) — MLP 은닉 차원과 임베딩 차원의 비율입니다. - hidden_act (
str, 선택 사항, 기본값gelu) — 디코더에서 사용되는 비선형 활성화 함수(함수 또는 문자열)입니다. 예를 들어,"gelu","relu","silu"등이 있습니다. - hidden_dropout_prob (
Union[float, int], 선택 사항, 기본값0.0) — 임베딩, 인코더, 풀러의 모든 완전 연결 계층에 적용되는 드롭아웃 확률입니다. - attention_probs_dropout_prob (
Union[float, int], 선택 사항, 기본값0.0) — Attention 확률에 적용할 dropout 비율입니다. - initializer_range (
float, 선택 사항, 기본값0.02) — 모든 가중치 행렬을 초기화하는 truncated_normal_initializer의 표준 편차입니다. - layer_norm_eps (
float, 선택 사항, 기본값1e-06) — 레이어 정규화 레이어에서 사용되는 epsilon 값입니다. - image_size (
Union[int, list[int], tuple[int, int]], 선택 사항, 기본값224) — 각 이미지의 크기(해상도). - patch_size (
Union[int, list[int], tuple[int, int]], 선택 사항, 기본값16) — 각 패치의 크기(해상도)입니다. - num_channels (
int, 선택 사항, 기본값3) — 입력 채널의 수입니다. - qkv_bias (
bool, 선택 사항, 기본값True) — 쿼리, 키, 값에 bias를 추가할지 여부. - layerscale_value (
float, 선택 사항, 기본값 1.0) — layer scale에 사용할 초기 값입니다. - drop_path_rate (
Union[float, int], 선택 사항, 기본값0.0) — 패치 융합에 사용할 드롭 패스 비율입니다. - use_swiglu_ffn (
bool, 선택 사항, 기본값False) — SwiGLU 피드포워드 신경망을 사용할지 여부. - num_register_tokens (
int, 선택 사항, 기본값 4) — 사용할 register token의 수입니다. - apply_layernorm (
bool, 선택, 기본값True) — 모델이 backbone으로 사용될 경우 feature map에 layer normalization을 적용할지 여부. - reshape_hidden_states (
bool, 선택 사항, 기본값True) — 모델이 backbone으로 사용될 때, feature maps를(batch_size, hidden_size, height, width)형태의 4D tensor로 reshape할지 여부입니다.False인 경우, feature maps는(batch_size, seq_len, hidden_size)형태의 3D tensor가 됩니다.
This is the configuration class to store the configuration of a Dinov2WithRegistersModel. It is used to instantiate a Dinov2 With Registers model according to the specified arguments, defining the model architecture. Instantiating a configuration with the defaults will yield a similar configuration to that of the facebook/dinov2-with-registers-base
Configuration 객체는 PreTrainedConfig를 상속하며 모델 출력을 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 자세한 내용은 PreTrainedConfig의 문서를 참고하세요.
예:
>>> from transformers import Dinov2WithRegistersConfig, Dinov2WithRegistersModel
>>> # Initializing a Dinov2WithRegisters base style configuration
>>> configuration = Dinov2WithRegistersConfig()
>>> # Initializing a model (with random weights) from the base style configuration
>>> model = Dinov2WithRegistersModel(configuration)
>>> # Accessing the model configuration
>>> configuration = model.configDinov2WithRegistersModel
class transformers.Dinov2WithRegistersModel
< source >( config: Dinov2WithRegistersConfig )
매개변수
- config (Dinov2WithRegistersConfig) — 모델의 모든 매개변수를 포함하는 모델 구성 클래스입니다. 구성 파일로 초기화하는 것은 모델과 연관된 가중치를 로드하지 않으며, 구성 정보만 로드합니다. 모델 가중치를 로드하려면 from_pretrained() 메서드를 확인하세요.
특정 헤드가 위에 없는 상태에서 원시 hidden-states를 출력하는 순수한 Dinov2 With Registers Model입니다.
이 모델은 PreTrainedModel에서 상속됩니다. 라이브러리가 모든 모델에 대해 구현하는 일반적 메서드(다운로드 또는 저장, 입력 임베딩 크기 조정, 헤드 프루닝 등)에 대한 세부 사항은 상위 클래스 문서를 확인하세요.
이 모델은 또한 PyTorch torch.nn.Module의 하위 클래스입니다. 일반적인 PyTorch Module처럼 사용하며, 일반적인 사용법 및 동작과 관련된 모든 사항은 PyTorch 문서를 참조하세요.
forward
< source >( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = Nonebool_masked_pos: typing.Optional[torch.Tensor] = Noneattention_mask: typing.Optional[torch.Tensor] = None**kwargs: *<class 'transformers.utils.generic.TransformersKwargs'> ) → BaseModelOutputWithPooling or tuple(torch.Tensor)
매개변수
- pixel_values (
torch.Tensor, shape(batch_size, num_channels, image_size, image_size), 선택 사항) — 입력 이미지에 해당하는 텐서입니다. 픽셀 값은image_processor_class를 사용하여 얻을 수 있습니다. 자세한 내용은image_processor_class.__call__를 참조하세요 (processor_class는 이미지 처리에image_processor_class를 사용합니다). - bool_masked_pos (
torch.BoolTensor, shape(batch_size, sequence_length)) — Boolean masked positions. 어떤 patch가 mask된 상태(1)인지, 아닌 상태(0)인지를 나타냅니다. pre-training에서만 관련이 있습니다. - attention_mask (
torch.Tensor형상이(batch_size, sequence_length), 선택 사항) — 패딩 토큰 인덱스에 대한 attention을 수행하지 않도록 방지하는 마스크. [0, 1]에서 선택된 마스크 값: 마스크되지 않은 토큰은 1, 마스크된 토큰은 0. attention mask란 무엇인가요?[0, 1]:- 마스크되지 않은 토큰에 대해 1
- 마스크된 토큰에 대해 0
반환값
BaseModelOutputWithPooling 또는 tuple(torch.Tensor)
torch.Tensor의 튜플 또는 BaseModelOutputWithPooling (return_dict=False가 전달되었거나 config.return_dict=False인 경우)로, 구성(Dinov2WithRegistersConfig)과 입력에 따라 다양한 요소를 포함합니다.
Dinov2WithRegistersModel의 forward 메서드는 __call__ 특수 메서드를 오버라이드합니다.
이 함수 내에서 forward pass의 레시피를 정의해야 하지만, 이후에는 이 함수 대신
Module인스턴스를 호출해야 합니다. 전자는 전처리 및 후처리 단계를 실행하는 것을 처리하는 반면, 후자는 이를 조용히 무시하기 때문입니다.
last_hidden_state (
torch.Tensor, shape(batch_size, sequence_length, hidden_size)) — 모델의 마지막 레이어 출력에서 생성된 hidden-state 시퀀스입니다.pooler_output (
torch.Tensor, shape(batch_size, hidden_size)) — 보조 사전 학습 작업을 위해 사용되는 레이어들을 통해 추가 처리된 시퀀스의 첫 번째 토큰(분류 토큰)의 마지막 레이어 hidden-state입니다. 예를 들어 BERT 계열 모델의 경우, 선형 레이어와 tanh 활성화 함수를 통해 처리된 후의 분류 토큰을 반환합니다. 선형 레이어의 가중치는 사전 학습 동안 다음 문장 예측(분류) 목적 함수를 통해 학습됩니다.hidden_states (
tuple(torch.Tensor), 선택 사항,output_hidden_states=True가 전달되거나config.output_hidden_states=True인 경우 반환됨) —torch.Tensor의 튜플(모델에 임베딩 레이어가 있는 경우 임베딩 출력 1개 + 각 레이어의 출력 1개)로, 모양은(batch_size, sequence_length, hidden_size)입니다.각 레이어의 출력에서 모델의 Hidden-states와 선택적 초기 임베딩 출력을 포함합니다.
attentions (
tuple(torch.Tensor), 선택 사항,output_attentions=True가 전달되었거나config.output_attentions=True인 경우 반환됨) — 각 레이어마다 하나씩 포함된torch.Tensor의 튜플로, 모양은(batch_size, num_heads, sequence_length, sequence_length)입니다.self-attention 헤드에서 가중 평균을 계산하는 데 사용되는 attention softmax 이후의 attention 가중치.
Dinov2WithRegistersForImageClassification
class transformers.Dinov2WithRegistersForImageClassification
< source >( config: Dinov2WithRegistersConfig )
매개변수
- config (Dinov2WithRegistersConfig) — 모델의 모든 매개변수를 포함하는 모델 구성 클래스입니다. 구성 파일로 초기화하는 것은 모델과 연관된 가중치를 로드하지 않으며, 구성 정보만 로드합니다. 모델 가중치를 로드하려면 from_pretrained() 메서드를 확인하세요.
Dinov2WithRegisters Model은 [CLS] 토큰의 최종 hidden state 위에 linear layer를 올려놓은 이미지 분류 헤드를 갖춘 transformer 모델입니다. 예를 들어 ImageNet에 사용됩니다.
이 모델은 PreTrainedModel에서 상속됩니다. 라이브러리가 모든 모델에 대해 구현하는 일반적 메서드(다운로드 또는 저장, 입력 임베딩 크기 조정, 헤드 프루닝 등)에 대한 세부 사항은 상위 클래스 문서를 확인하세요.
이 모델은 또한 PyTorch torch.nn.Module의 하위 클래스입니다. 일반적인 PyTorch Module처럼 사용하며, 일반적인 사용법 및 동작과 관련된 모든 사항은 PyTorch 문서를 참조하세요.
forward
< source >( pixel_values: typing.Optional[torch.Tensor] = Nonelabels: typing.Optional[torch.Tensor] = Noneattention_mask: typing.Optional[torch.Tensor] = None**kwargs: *<class 'transformers.utils.generic.TransformersKwargs'> ) → ImageClassifierOutput or tuple(torch.Tensor)
매개변수
- pixel_values (
torch.Tensor, shape(batch_size, num_channels, image_size, image_size), 선택 사항) — 입력 이미지에 해당하는 텐서입니다. 픽셀 값은image_processor_class를 사용하여 얻을 수 있습니다. 자세한 내용은image_processor_class.__call__를 참조하세요 (processor_class는 이미지 처리에image_processor_class를 사용합니다). - labels (
torch.LongTensor, shape(batch_size,), 선택 사항) — 이미지 분류/회귀 손실을 계산하는 데 사용되는 라벨입니다. 인덱스는[0, ..., config.num_labels - 1]범위에 있어야 합니다.config.num_labels == 1인 경우 회귀 손실(평균 제곱 오차)이 계산되고,config.num_labels > 1인 경우 분류 손실(교차 엔트로피)이 계산됩니다. - attention_mask (
torch.Tensor형상이(batch_size, sequence_length), 선택 사항) — 패딩 토큰 인덱스에 대한 attention을 수행하지 않도록 방지하는 마스크. [0, 1]에서 선택된 마스크 값: 마스크되지 않은 토큰은 1, 마스크된 토큰은 0. attention mask란 무엇인가요?[0, 1]:- 마스크되지 않은 토큰에 대해 1
- 마스크된 토큰에 대해 0
반환값
ImageClassifierOutput 또는 tuple(torch.Tensor)
torch.Tensor의 튜플 또는 ImageClassifierOutput입니다. 구성(Dinov2WithRegistersConfig)과 입력에 따라 다양한 요소를 포함하며, return_dict=False가 전달되거나 config.return_dict=False인 경우에도 동일합니다.
Dinov2WithRegistersForImageClassification의 forward 메서드는 __call__ 특수 메서드를 오버라이드합니다.
이 함수 내에서 forward pass의 레시피를 정의해야 하지만, 이후에는 이 함수 대신
Module인스턴스를 호출해야 합니다. 전자는 전처리 및 후처리 단계를 실행하는 것을 처리하는 반면, 후자는 이를 조용히 무시하기 때문입니다.
loss (
torch.Tensor, shape(1,), 선택 사항,labels이 제공될 때 반환됨) — 분류 (또는 config.num_labels==1인 경우 회귀) 손실.logits (
torch.Tensor, shape(batch_size, config.num_labels)) — SoftMax 적용 전 분류(또는 config.num_labels==1인 경우 회귀) 점수.hidden_states (
tuple(torch.Tensor), 선택 사항,output_hidden_states=True가 전달되었거나config.output_hidden_states=True인 경우 반환됨) —torch.Tensor의 튜플(모델에 임베딩 레이어가 있는 경우 임베딩의 출력에 대한 것 1개 + 각 단계의 출력에 대한 것 1개)로, 모양은(batch_size, sequence_length, hidden_size)입니다. 각 단계의 출력에서 모델의 히든 스테이트(피처 맵이라고도 함).attentions (
tuple(torch.Tensor), 선택 사항,output_attentions=True가 전달되었거나config.output_attentions=True인 경우 반환됨) — 각 레이어마다 하나씩 포함된torch.Tensor의 튜플로, 모양은(batch_size, num_heads, patch_size, sequence_length)입니다.self-attention 헤드에서 가중 평균을 계산하는 데 사용되는 attention softmax 이후의 attention 가중치.
예:
>>> from transformers import AutoImageProcessor, Dinov2WithRegistersForImageClassification
>>> import torch
>>> from datasets import load_dataset
>>> dataset = load_dataset("huggingface/cats-image")
>>> image = dataset["test"]["image"][0]
>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("facebook/dinov2-with-registers-base")
>>> model = Dinov2WithRegistersForImageClassification.from_pretrained("facebook/dinov2-with-registers-base")
>>> inputs = image_processor(image, return_tensors="pt")
>>> with torch.no_grad():
... logits = model(**inputs).logits
>>> # model predicts one of the 1000 ImageNet classes
>>> predicted_label = logits.argmax(-1).item()
>>> print(model.config.id2label[predicted_label])
...