【计算机视觉】CLIP_clip计算机视觉

对比学习——CLIP
clip本身也是对比学习。
大模型需要大数据，大数据标签怎么办？标注代价太大
你是我的正样本呢？还是我的负样本？没有标签，只做正负例的判断

常见的SimCLR 
打死也不自己标注数据，无监督   
对比学习中，bs 要非常大，原论文中 bs=8192(1个样本与另外8191个样本互为负样本)
注意：做的不是分类任务，对比学习仅需要分别两个样本是不是同一个东西。

图片：SimCLR
文本：SimCSE
文本的正样本不好做。 通过 dropout 来做正样本。 align表示同类之间的距离。（49408 每个字都是49408中的一个数，类似用256表示图像一样）
图像有数据增强，不用 dropout 了。
CLIP-文本和图像进行结合。

VIT

输入size，(4，3，256，256) ，为了序列化输入进 transformer 中，利用 patch 进行分块。patch_size=32。

(4，3，256，256) -> b c (h p1) (w p2) -> 4,3, 8 32 8 32   # 256/32=8

-> b (h w) (p1 p2 c) -> 4 64 3072  # 32*32*3=3072

4是 batchsize 是不变的。64是图像所划分的小块，相当于64个 token。

3072是每个小块的向量维度。 

 + pos_emb 位置编码 

经过transformer 特征提取后，得到 out # 4,64,512（64个位置）

to_cls_tokens(out) 求全局特征，cls_to_tokens=4,1,512

最终得到 4,65,512。。。走几个全连接， 得到260,128。

CLIP

zero shot 指没有在数据集训练过进行测试

从自然语言去学习图像特征的方法，利用自然语言的监督信号训练视觉模型，

linear-probe，一旦预训练的模型训练好了， 我们把它冻住，整个 backbone 骨干网络就不改变了，只是从这个 model 里抽特征，训练最后一层分类头，做分类任务。  

在 CLIP 中相当于，同一张图片，图像数据增强后，第一个图片 经过 VIT 进行特征提取，返回特征 query 160,128；第二个图片 经过 VIT 进行特征提取，返回特征 key 160,128

在batch=4的情况下，怎么算既有正样本又有负样本呢？

4个图片，分别是猫、狗、猪、鸭。key1,query1是猫通过图像增强得到的2个图片；key2,query2是狗通过图像增强得到2个图片。

key1,query1是互为正样本；

key2,query2是互为正样本；

(key1,key2) 、 (key1,query2) 都是负样本

但不知道通过 nt_xent_loss 是如何实现的

VIT里会更细致，具体到每个块（腿、眼睛）像不像。

260=4*65（全局特征1+64个位置特征？是叫位置特征吗？）

得到520*520的矩阵，代表每一个小块和其余小块的关系。不能考虑自己，去掉对角线，得到520*519。

temperature 温度系数，扩大 softmax 的差异。

正样本的标签是自动生成的。总长520。259配对0。

labels如下，518-259+1=260 

loss=F.cross_entropy(logits, labels, reduction='sum')

loss/=n # n=520，求平均损失

logits # 520,519 

labels # 259,260

CLIP

文本模型内部做完形填空，mask language model。-> enc_text

图像模型内容做 simCLR 利用vit做对比学习。-> enc_image

enc_text与enc_image再做对比学习

text_embeds=enc_text[;,0] # 0是'CLS'，全局特征，4,512
 
images_embeds=enc_image[;,0] # 4,512，我理解应该是4,65,512求均值得到4,512   

# t - sequence dimension along text tokens
# i - sequence dimension along image tokens
 
text_to_iamge = einsum('t d, i d - > t i', text_latentes, image_latentes) * temp
# text_latentes 4，512
# image_latentes 4，512
# text_to_iamge 4，4 # 4个文本和4个图像之间的关系
 
image_to_text = rearrange(text_to_image, '... t i -> ... i  t')
# text_to_iamge 4，4 # 4个图像和4个文本之间的关系

QA

对比学习和孪生网络的区别

孪生网络要共享权重参数，公用一个网络结构；

但是对比学习两个模型可以一点都不一样，不用共享参数；
对比学习、自监督学习（Bert）：都不需要标签

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Q：两只不同的猫遇到了，不就是负样本，不就错了吗？
A：因为做的不是分类任务，对比学习是在看谁是我，谁不是我。
对比学习主要是在提取特征，为其他任务提供 backbone。

正样本都是数据增强得到的，对比学习是在学习提特征的能力

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basemodel 都是基于分类任务做的，是否会限制住 model 的能力呢？对比学习就不会限制 。

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Transformer 取代RNN\CNN 进入大模型时代
self attention 模块：核心内容是为输入向量的每个单词学习一个权重。通过给定一个任务相关的查询向量 query，计算 query和各个key 的相似性或者相关性得到注意力分布，即得到每个key 对应 value 的权重系数，然后对 value 进行加权求和得到最终的 attention 数值。
需要对 Q 和 K 进行点乘并除以维度的平方根，对所有向量的结果进行 softmax 处理，获得向量之间的关系。
 

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对比学习、自监督学习（Bert）：都不需要标签