Motivated by the success of Transformers in natural language processing (NLP) tasks, there emerge some attempts (e.g., ViT and DeiT) to apply Transformers to the vision domain. However, pure Transformer architectures often require a large amount of training data or extra supervision to obtain comparable performance with convolutional neural networks (CNNs). To overcome these limitations, we analyze the potential drawbacks when directly borrowing Transformer architectures from NLP. Then we propose a new \textbf{Convolution-enhanced image Transformer (CeiT)} which combines the advantages of CNNs in extracting low-level features, strengthening locality, and the advantages of Transformers in establishing long-range dependencies. Three modifications are made to the original Transformer: \textbf{1)} instead of the straightforward tokenization from raw input images, we design an \textbf{Image-to-Tokens (I2T)} module that extracts patches from generated low-level features; \textbf{2)} the feed-froward network in each encoder block is replaced with a \textbf{Locally-enhanced Feed-Forward (LeFF)} layer that promotes the correlation among neighboring tokens in the spatial dimension; \textbf{3)} a \textbf{Layer-wise Class token Attention (LCA)} is attached at the top of the Transformer that utilizes the multi-level representations. Experimental results on ImageNet and seven downstream tasks show the effectiveness and generalization ability of CeiT compared with previous Transformers and state-of-the-art CNNs, without requiring a large amount of training data and extra CNN teachers. Besides, CeiT models also demonstrate better convergence with $3\times$ fewer training iterations, which can reduce the training cost significantly\footnote{Code and models will be released upon acceptance.}.


翻译:受自然语言处理( NLP) 成功驱动的变换者 成功驱动 { 自然语言处理( NLP) 任务中, 出现了一些尝试( 例如 ViT 和 DeiT ) 将变换器应用到视觉域。 但是, 纯变换器结构往往需要大量的训练数据或额外的监督才能获得与 convolual 神经网络( CNN) 的可比性能。 为了克服这些限制, 我们直接从 NLP 直接借用变换器结构时, 我们分析潜在的缺点 。 然后我们提出一个新的 \ textb{ Convolution- enhancial 图像变换 ( CeifT), 将CNN在提取低级变现变现的变现器功能中的优点结合起来 。\ textb 变现器的变现式模型和变现的变现式的Flickrickral 将显示前变变式的变现器 。

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