Swin版VMamba来了！精度再度提升，VMamba-S达成83.5%，超越Swin-S，已开源！

本文首发：AIWalker

就在昨日，华科王兴刚团队公开了Mamba在ViT的入局Vim，取得了更高精度、更快速度、更低显存占用。相关信息可参考：

• 入局CV，Mamba再显神威！华科王兴刚团队首次将Mamba引入ViT，更高精度、更快速度、更低显存！

就在纳闷Swin版的VMamba啥时候出来之时，UCAS、华为以及鹏城实验室联合提出了Swin版本的VMamba，不出之外的取得了更高的精度，VMamba-S比Vim-S指标还高出3.2% ，不过这在意料之中，Swin-S也比DeiT-S高3%左右，不得不为Vim早一天公开感到庆幸，_哈哈

https://arxiv.org/abs/2401.10166
https://github.com/MzeroMiko/VMamba

本文受到最近提出的状态空间模型的启发，提出了一种视觉状态空间模型（VMamba），在不牺牲全局感受野的情况下实现了线性复杂度。为了解决方向敏感的问题，我们引入了交叉扫描模块（CSM）遍历空间域和转换任何非因果的视觉图像顺序补丁序列。大量的实验结果证明，VMamba在各种视觉感知任务中表现出有前途的能力，而且随着图像分辨率的增加，表现出更明显的优势。

本文方案

上图为所提VMamba架构示意图，很明显与Swin Transformer具有相似的宏观架构，区别在于核心模块：VSS Block。很明显，VSS Block是一种大核卷积注意力模块，这里的关键就变成了如何基于SSM构建大感受野卷积注意力核了。在这里，参考S6(Selective Scan Mechanism)，作者引入了2D选择性扫描机制。在S6中，矩阵$ B \in R^{B \times L \times N}, C \in R^{B \times L \times N}, \Delta in \in R^{B \times L \times D} $由输入数据$x\in R^{B \times L \times N}$ 推导而来。这就意味着：S6具有输入感知的上下文信息，确保了该机制内权值的动态性。

上图给出了由S6引申而来的交叉扫描模块CSM。流程上，

• 首先，将输入图像特征沿横纵坐标轴展开为序列，即图示的扫描扩展；
• 然后，沿四个方向进行扫描，即左上到右下、下右到左上、左下到右上、右上到左下。通过这种处理方式（可参考下图），任意像素都从不同方向集成了上下文信息。

• 最后，将每个序列回填至原始图像位置得到了新的图像特征。

本文实验

上表给出了三种不同大小VMamba架构参数信息，对应了Swin-T、Swin-S、Swin-B。

ImageNet分类

上表给出了ImageNet分类任务上的性能对比，可以看到：

• 在相似FLOPs下，VMamba-T以82.2%精度比RegNetY高出2.2%、比DeiT-S高出2.4%、比SwinT高出0.9%；
• 在Small尺度下，VMamba-S去的了83.5%，比RegNetY高出1.8%、比Swin-S高出0.5%；
• 在Base尺度下，VMamba取得了83.2%，比RegNetY高出0.3%、比DeiT-B高出0.1%。

COCO检测

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Analysis

最后，作者还从感受野、输入分辨率等角度对VMamba进行了消融分析。总而言之，Mamba入局CV之路正式起航~