今天学习了Vision Transformer图像分类，这是一种基于Transformer模型的图像分类方法，它不依赖卷积操作，而是通过自注意力机制捕捉图像块之间的空间关系，从而实现图像分类。
基本原理：
- 图像分块: 将原始图像划分为多个patch（图像块），并将二维patch转换为一维向量。
- 位置编码: 为了让模型理解patch的空间位置信息，引入位置编码，将位置信息融入到patch向量中。
- Transformer编码器: 模型的主体结构是基于Transformer的Encoder部分，包含多个Transformer块。每个Transformer块包含自注意力机制和前馈网络，用于捕捉patch之间的空间关系并进行特征提取。
- 分类器: 最后一个Transformer块的输出连接一个全连接层，用于分类。
与其他图像分类算法的区别和特色：
- 不依赖卷积操作: Vision Transformer不使用卷积操作，而是通过自注意力机制捕捉图像块之间的空间关系，这使得模型更加灵活，能够更好地捕捉图像的全局特征。
- 可扩展性: Transformer模型具有良好的可扩展性，可以轻松扩展到更大的模型，从而提高模型的性能。
打个比方：
Vision Transformer就像一位棋手，它不是通过记住棋盘上的每个棋子的位置，而是通过分析棋子之间的相互关系来下棋。同样，Vision Transformer不是通过分析图像中的每个像素，而是通过分析图像块之间的空间关系来进行图像分类。
本文档所用的数据库：
本文档使用的是ImageNet数据集（包含了超过1400万个图像，涵盖了大约22000个类别。ImageNet数据集由Stanford大学计算机视觉实验室创建，旨在推动图像识别技术的发展。）的子集，包含训练集、验证集和测试集。
之前的学习中，涉及到多种图像分类算法如ResNet50, ShuffleNet，它们之间的区别和特点，总结下来感觉是这样：
代码实现过程：
- 环境准备: 安装MindSpore库，并下载ImageNet数据集子集。
- 数据读取: 使用ImageFolderDataset读取数据集，并进行数据增强。
- 模型构建: 构建ViT模型，包括patch嵌入层、位置编码层、Transformer编码器层和分类器层。
- 模型训练: 设置损失函数、优化器和回调函数，并进行模型训练。
- 模型验证: 使用ImageFolderDataset读取验证集数据，并进行模型验证，评估模型的性能。
- 模型推理: 使用ImageFolderDataset读取测试集数据，并进行模型推理，预测图像类别。
代码说明：
- PatchEmbedding: 将图像块转换为向量，并添加class embedding和位置编码。
- TransformerEncoder: 包含多个Transformer块，每个Transformer块包含自注意力机制和前馈网络。
- CrossEntropySmooth: 损失函数，用于计算预测结果和真实标签之间的差距。
- Model: 用于编译模型，设置损失函数、优化器和评价指标。
- ImageFolderDataset: 用于读取数据集，并进行数据增强。
- show_result: 将预测结果标记在图片上。
具体代码和训练过程如下：
【腾讯文档】VisionTransformer图像分类
