HiFormer：基于CNN和Transformer的医学图像分割方法 HiFormer是一种新颖的医学图像分割方法，它将卷积神经网络（CNN）和Transformer结合，以解决医学图像分割任务中存在的挑战性问题。该方法通过设计了两个多尺度特征表示使用的开创性Swin Transformer模块和基于CNN的编码器，来确保从上述两种表示中获得的全局和局部特征的精细融合。实验结果表明，HiFormer在计算复杂度、定量和定性结果方面优于其他基于CNN、基于变换器和混合方法的有效性。 医学图像分割是计算机视觉中的主要挑战之一，它提供了有关详细解剖所需区域的有价值的信息。这些信息可以极大地帮助医生描述损伤、监测疾病进展和评估适当治疗的需求。随着医学图像分析的日益使用，高精度和鲁棒性的分割变得越来越重要。 卷积神经网络（CNN）具有提取图像特征的能力，已被广泛用于不同的图像分割任务。然而，CNN模型在医学图像分割任务中的性能受到限制，因为它们只能在局部范围内捕获特征，而忽视了长距离依赖关系和全局上下文。 Transformer最初是为了解决这个问题而开发的，但它们无法捕获低级功能。与此相反，它表明，局部和全局功能是至关重要的密集预测，如分割在具有挑战性的上下文中。在本文中，我们提出了HiFormer，这是一种有效地桥接CNN和Transformer用于医学图像分割的新方法。 具体来说，我们设计了两个多尺度特征表示使用的开创性Swin Transformer模块和基于CNN的编码器。为了确保从上述两种表示中获得的全局和局部特征的精细融合。实验结果表明，HiFormer在计算复杂度、定量和定性结果方面优于其他基于CNN、基于变换器和混合方法的有效性。 在近期的研究中，已经开发了一些基于Transformer的方法来解决CNN在医学图像分割任务中的限制。例如，DeiT提出了一种有效的知识蒸馏训练方案，以克服视觉变换器需要大量数据来学习的困难。Swin Transformer和pyramid visionTransformer试图分别通过利用基于窗口的注意力和空间减少注意力来降低视觉变换器的计算复杂度。CrossViT提出了一种新颖的双分支Transformer架构，可提取多尺度上下文信息，并为图像分类提供更细粒度的特征表述。DS-TransUNet提出了一种双分支Swin Transformer，用于在编码器中捕获不同的语义尺度信息，以执行医学图像分割任务。HRViT将多分支高分辨率架构与视觉变换器连接起来，用于语义分割。 然而，这些方法有一些障碍，阻止他们获得更高的性能：1）它们不能在保持特征一致性的同时，捕获全局和局部特征；2）它们需要大量的数据来学习和训练。因此，我们提出了HiFormer，以解决这些问题，并提供了一种更好的医学图像分割方法。 在实验部分，我们在多个医学图像分割数据集上进行了实验，结果表明，HiFormer在计算复杂度、定量和定性结果方面优于其他基于CNN、基于变换器和混合方法的有效性。我们的代码在GitHub上公开，供其他研究者使用和改进。

这里边包括了项目的所有代码和对应的数据集图片

内容概要：本文介绍了基于Transformer-BiGRU的多变量回归预测模型，详细阐述了模型的构建方法、数据预处理流程以及在Matlab中的具体实现。该模型结合了Transformer和BiGRU的优势，能够有效处理多变量输入并提高回归预测的精度。文中还讨论了多种优化算法的应用，如冠豪猪CPO和霜冰RIME，用于参数自动化寻优，进一步提升模型性能。此外，文章提供了详细的代码注释和测试数据，方便初学者快速上手。最后，探讨了该模型在金融预测、气象预测、医疗诊断等多个领域的广泛应用前景。 适合人群：对机器学习和深度学习感兴趣的科研人员、学生以及有一定编程基础的数据分析师。 使用场景及目标：适用于需要处理多变量输入并进行高精度回归预测的研究项目。目标是帮助用户理解和实现基于Transformer-BiGRU的多变量回归预测模型，掌握模型调参技巧，应用于实际数据分析任务。 其他说明：附带完整的Matlab代码和测试数据，确保用户可以直接运行并验证模型效果。

内容概要：本文详细介绍了如何利用Matlab实现Transformer与双向门控循环单元（BiGRU）相结合的时间序列分类模型。文章首先阐述了Transformer的独特魅力及其在时间序列数据处理中的优势，如光伏功率预测、负荷预测和故障识别等任务。随后，逐步讲解了从数据准备、模型搭建、训练优化到最后结果展示的具体步骤。文中提供了详细的代码片段，包括数据读取、模型结构定义、训练参数设置等，并附有丰富的图表用于评估模型性能。此外，作者还分享了一些实用的小技巧和常见问题解决方案，确保新手能够顺利上手并成功运行代码。 适合人群：对时间序列数据分析感兴趣的初学者，尤其是有一定Matlab基础的研究人员和技术爱好者。 使用场景及目标：适用于需要进行时间序列分类的任务，如电力系统中的光伏功率预测、负荷预测以及设备故障诊断等。通过本篇文章的学习，读者将掌握如何构建高效的Transformer-BiGRU模型，提高预测精度。 其他说明：本文提供的代码已在Matlab 2023b及以上版本中测试通过，用户只需准备好符合要求的Excel格式数据即可直接运行。同时，代码中包含了详细的中文注释，便于理解和修改。

Transformer模型是深度学习领域中的一个里程碑，特别是在自然语言处理（NLP）任务中，它以其高效、平行化处理的能力革新了序列建模。本篇文章将深入解析Transformer v1.3.1的核心概念、架构和应用，帮助你全面理解这一强大的模型。 Transformer由Vaswani等人在2017年的论文《Attention is All You Need》中首次提出，它摒弃了传统的循环神经网络（RNN）和卷积神经网络（CNN），引入了自注意力（Self-Attention）机制，解决了长序列处理的效率问题。Transformer模型的主要组成部分包括编码器（Encoder）和解码器（Decoder），每个部分由多个相同的层堆叠而成，每个层又包含两个关键组件：自注意力层和前馈神经网络层。 1. 自注意力机制：这是Transformer的核心，它允许模型在处理序列时同时考虑所有元素，而不是像RNN那样按顺序进行。自注意力分为查询（Query）、键（Key）和值（Value），通过计算查询与键的相似度得到权重，然后加权求和得到上下文向量，这样每个位置都能获取到整个序列的信息。 2. 多头注意力：为了解决单个注意力机制可能存在的局限性，Transformer采用了多头注意力。每个头部使用不同的参数计算自注意力，然后将多个头部的结果拼接起来，增加模型的表示能力。 3. 填充Masking：在解码器部分，为了防止未来信息的泄露，使用填充Masking来阻止解码器访问未预测的输入。 4. Positional Encoding：由于Transformer模型不包含循环结构，无法自然地捕获序列的位置信息，因此引入了位置编码，它是向输入序列添加的固定模式，使得模型能够识别序列的顺序。 5. Layer Normalization和残差连接：这些技术用于加速训练并提高模型的稳定性和收敛速度，它们分别在每一层的输入和输出处应用。 6. 编码器-解码器结构：编码器负责理解输入序列，解码器则根据编码器的输出生成目标序列。在解码器中，还有额外的掩码自注意力层，确保在生成目标序列时，当前位置只能依赖于已生成的序列元素。 Transformer模型在机器翻译、文本生成、问答系统等NLP任务上取得了显著成效，并被广泛应用于其他领域，如音频处理和图像识别。其可扩展性和并行性使其在大型预训练模型如BERT、GPT系列中成为基础架构，进一步推动了预训练-微调范式的流行。 Transformer v1.3.1是深度学习中的关键模型，它的创新设计不仅改变了序列建模的方式，也为AI领域的诸多进步铺平了道路。深入理解Transformer的工作原理和应用场景，对于任何想要在NLP或相关领域深入研究的人来说都是至关重要的。

内容概要：本文详细介绍了如何利用Matlab实现Transformer-LSTM结合的多变量回归预测模型。首先，文章解释了Transformer和LSTM各自的特点及其结合的优势，特别是在处理长序列依赖和时间序列数据方面。接着，提供了具体的Matlab代码示例，展示了从数据预处理（如读取Excel文件并转换为数值矩阵）、模型搭建（包括定义Transformer和LSTM层）、训练（采用Adam优化器和动态学习率策略）到评估（使用R²、MAE、RMSE、MAPE等指标）的全过程。此外，还讨论了模型的灵活性，可以通过修改输出层轻松切换为分类或其他类型的预测任务。文中强调了数据质量和特征选择的重要性，并给出了一些优化建议，如引入特征交叉层或使用霜冰优化算法。 适合人群：对机器学习尤其是深度学习感兴趣的研究人员和技术爱好者，特别是那些希望使用Matlab进行数据分析和建模的人群。 使用场景及目标：适用于需要处理多变量时间序列数据的预测任务，如经济趋势预测、工业传感器数据处理、股票市场波动分析等。目标是帮助用户快速上手并有效应用这一强大的预测工具。 其他说明：文章不仅提供了完整的代码实现，还包括详细的注释和图表辅助理解，确保即使是初学者也能顺利运行程序。同时，针对可能出现的问题给出了实用的解决方案，如避免数据归一化的常见错误，以及如何应对特定情况下的模型性能不佳等问题。

基于Transformer模型的锂电池剩余寿命预测方法及其Matlab代码实现。主要内容分为两大部分：一是电池容量提取程序，二是锂电池寿命预测。文中使用了NASA提供的电池数据集，特别是B0005、B0006、B0007和B0018四个电池的数据。通过历史容量数据作为输入，采用迭代预测的方法对未来电池容量进行预测。代码包含详细的中文注释，适用于MATLAB 2023b及以上版本，且提供了多种评价指标如R2、MAE、MSE、RPD、RMSE等，以评估模型性能。 适合人群：对锂电池健康管理感兴趣的科研人员、工程师以及希望学习Transformer模型应用于时序预测的新手。 使用场景及目标：①研究锂电池的健康管理和剩余寿命预测；②学习如何使用Transformer模型处理时序数据；③掌握Matlab环境下电池数据的提取和预测流程。 其他说明：代码已充分测试，可以直接运行，用户只需替换自己的数据即可进行实验。

内容概要：本文介绍了一个基于VMD-NRBO-Transformer-TCN的多变量时间序列光伏功率预测项目。通过变分模态分解（VMD）对原始光伏数据进行去噪和多尺度分解，提取平稳子信号；结合Transformer的自注意力机制捕获长距离依赖关系，利用时序卷积网络（TCN）提取局部时序特征；并引入牛顿-拉夫逊优化算法（NRBO）对模型超参数进行高效优化，提升训练速度与预测精度。整体模型实现了对复杂、非线性、多变量光伏功率数据的高精度预测，具备良好的鲁棒性与稳定性。文中还提供了部分Python代码示例，涵盖VMD实现和Transformer-TCN网络结构定义。; 适合人群：具备一定机器学习与深度学习基础，从事新能源预测、时间序列建模或智能电网相关研究的研究生、科研人员及工程技术人员；熟悉Python和PyTorch框架者更佳； 使用场景及目标：①应用于光伏发电系统的短期与中期功率预测，支持电网调度与储能管理；②作为多变量时间序列预测的高级案例，用于研究VMD、Transformer、TCN融合模型的设计与优化方法；③探索NRBO等数值优化算法在深度学习超参数调优中的实际应用； 阅读建议：建议读者结合代码与模型架构图逐步理解各模块功能，重点掌握VMD信号分解、Transformer与TCN的特征融合机制以及NRBO优化策略的集成方式，可自行复现模型并在真实光伏数据集上验证性能。

随着深度学习技术的快速发展，时序预测作为一种预测未来某个时间点上数据值的技术，在金融、天气预报、能源消耗分析等多个领域得到了广泛的应用。在这些领域中，Transformer模型因其自注意力机制的引入而能够在处理序列数据时捕捉长距离依赖关系，从而极大提高了预测的准确性。然而，Transformer模型在某些情况下会遇到计算复杂度高和难以捕捉长期依赖的问题，为了解决这些问题，研究者们提出了多种改进的模型，如Transformer-informer和iTransformer等。 Transformer-informer是一种为了解决Transformer模型在长序列数据上的不足而设计的模型。它通过引入了一种新的注意力机制——长短期注意力机制（Long Short-Term Attention），使得模型能够更加有效地学习到序列数据中重要的长期依赖关系。在该机制下，长距离的依赖信息能够通过较少的计算步骤被模型捕捉到，大大提高了模型在处理长序列数据时的效率。 iTransformer则是在Transformer的基础上，对模型结构和训练过程进行了优化。iTransformer使用了一种有效的注意力机制，名为“intra-attention”，它不仅关注序列中各元素之间的关系，还能关注序列内部的模式。此外，iTransformer还采用了改进的前馈网络和位置编码策略，以更好地处理不同长度的序列数据。在模型训练方面，iTransformer引入了更加高效的梯度下降算法和正则化策略，以避免过拟合和提升模型的泛化能力。 这些改进模型的代码往往基于Python语言实现，因为Python简洁明了，同时拥有丰富的数据处理和机器学习库。在Python环境下，研究人员可以方便地利用诸如NumPy、Pandas、TensorFlow或PyTorch等工具进行模型的设计、训练和验证。例如，压缩包中的iTransformer-main文件，很可能包含了iTransformer模型的核心代码、数据预处理脚本、训练与测试的脚本等，这些文件对于希望在时序预测任务中利用改进Transformer模型的研究者来说，是宝贵的资源。 从文件名称来看，iTransformer-main不仅代表了这个压缩包的主要内容是iTransformer相关的代码，也可能暗示着这是一个模块化的设计，包含了模型的入口文件或主函数。研究人员可以通过这些代码来调整模型的参数，进行实验和优化，最终实现对时间序列数据的准确预测。 这些基于Transformer的改进模型及其相关代码，不仅推动了时序预测技术的发展，也极大地促进了深度学习在实际应用中的落地。通过不断优化算法和模型结构，研究者们可以更加有效地处理和预测时间序列数据，为各行各业提供精准的决策支持。

在深度学习领域，点云数据处理一直是研究热点。点云由离散的3D点构成，能够直接来源于现实世界中的扫描设备，如激光雷达（LiDAR）。因此，在计算机视觉、自动驾驶车辆、机器人技术等众多领域具有广泛应用。然而，由于其非结构化特性，点云数据处理相比图像处理要复杂得多。 Point Transformer V3是一种最新的深度学习模型，继承了Transformer在序列化数据处理中的优势，并将其应用于点云数据。Transformer最初由Vaswani等人在2017年提出，因其通过自注意力机制捕捉序列内各元素之间的依赖关系而显著。自从其成功应用于NLP领域后，研究人员开始探索将其应用于其他非序列化数据，包括图像和点云。 Point Transformer V3的核心优势在于其利用自注意力机制来直接在点云上操作，无需将点云投影到图像空间或采用体素化方法，从而保留了点云的空间结构信息。模型首先将每个点表示为特征向量，然后通过一系列的自注意力层来学习点与点之间的相互关系，最终输出每个点的高级特征表示。 在实现Point Transformer V3论文复现的过程中，有以下几个关键点值得深入探讨： 1. 输入点云的预处理：点云数据常受到噪声影响，因此预处理是提高模型性能的重要步骤。预处理包括点云去噪、下采样以降低数据量、标准化特征以及可能的点云补全等。 2. Transformer架构：Point Transformer V3沿用了自注意力机制，但对基本的Transformer架构做了适应性调整以适应点云数据。这部分需要重点关注模型如何通过多层感知器（MLP）和注意力头来获取点的特征表示。 3. 自注意力机制：Point Transformer V3模型设计了特殊的点对点（point-to-point）注意力，这允许模型集中关注点云中重要的特征交互。分析模型如何通过这种交互来增强对点云结构的理解。 4. 损失函数与训练：在复现过程中，研究者需要选择合适的损失函数并设置合理的优化器参数，保证模型在训练过程中能够稳定收敛，并取得良好的训练效果。 5. 实验评估：为了验证模型的有效性，需要在标准的点云数据集上进行实验，并将结果与其他优秀的点云模型进行对比。常用的评估指标包括分类准确率、分割的交并比等。 6. 应用场景：点云处理模型在自动驾驶、三维重建、机器人导航等多个领域都有潜在的应用价值。分析Point Transformer V3在这些领域的应用情况以及存在的挑战。 在复现Point Transformer V3过程中，会遇到的挑战包括但不限于，如何有效处理大规模点云数据、如何设计高效的注意力机制，以及如何保证模型在不同的点云任务中都具有良好的泛化能力等。 复现一个先进的深度学习模型，不仅要求对模型架构有深刻理解，还需要在实验设置、数据处理和系统调优等方面具备丰富的实践经验。通过Point Transformer V3论文复现，研究者可以更好地掌握点云数据处理的前沿技术，并为未来的研究与应用提供坚实的技术基础。