【风格迁移】StyTr2：引入 Transformer 解决 CNN 在长距离依赖性处理不足和细节丢失问题

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StyTr2：引入 Transformer 解决 CNN 在长距离依赖性处理不足和细节丢失问题

提出背景
StyTr2 组成
StyTr2 架构

论文：https://arxiv.org/pdf/2105.14576.pdf

代码：https://github.com/diyiiyiii/StyTR-2

问题： 传统的神经风格迁移方法因卷积神经网络（CNN）的局部性，难以提取和维持输入图像的全局信息，导致内容表示偏差。

解法： 提出了一种新的方法StyTr2，这是一种基于变换器的图像风格迁移方法，考虑输入图像的长距离依赖性。

两个不同的变换器编码器（双Transformer编码器） - 内容域和风格域的分别编码

之所以使用双变压器编码器，是因为图像的内容和风格信息在本质上是不同的域，需要独立处理以更准确地捕捉各自的特征。
采用多层变换器解码器，逐步生成输出序列。

接着使用变压器解码器来逐步生成图像块的输出序列，实现风格迁移。

之所以使用变压器解码器，是因为它可以有效地合并编码阶段得到的内容和风格信息，生成具有所需风格特征的内容图像。
内容感知位置编码（CAPE）：提出了一种新的位置编码方法，解决现有方法的不足，该方法是尺度不变的，更适合图像风格迁移任务。

位置编码在Transformer模型中用于提供序列中每个元素的位置信息。传统的位置编码方法可能不适合图像生成任务，因为它们没有考虑到图像内容的语义信息。

CAPE通过将位置编码与图像内容的语义特征相结合，实现了对不同尺寸图像的有效处理。

之所以使用内容感知位置编码，是因为它能够根据图像的语义内容动态调整位置信息，使得Transformer模型在处理具有不同尺寸和风格的图像时更加灵活和有效。

内容感知位置编码（CAPE）的示意图：
在这里插入图片描述

(a)：展示了如何将一张图片分割成不同的区块，并对每个区块进行标记。

(b)：展示了内容感知位置编码（CAPE）的结构，这是一个考虑图像内容语义的位置编码系统，与传统的Transformer模型中使用的位置编码不同，它基于图像的内容来调整每个区块的位置信息。

在这里插入图片描述

(a) Transformer解码器层：展示了Transformer解码器的结构，包含多头注意力机制和前馈神经网络（FFN），说明了在风格迁移中，如何处理内容和风格信息。
(b) StyTr2网络：展示了整个网络的结构，包括内容和风格图像的分割、转换成序列，以及使用Transformer编码器和解码器处理这些序列。最终，使用一个递进式上采样解码器来得到最终的输出图像。

效果对比：
在这里插入图片描述