如何编写自己的 TVTensor 类

注意

在 Colab 中尝试，或 跳转到末尾 下载完整的示例代码。

本指南面向高级用户和下游库维护者。我们将解释如何编写自己的 TVTensor 类，以及如何使其与内置的 Torchvision v2 变换兼容。在继续之前，请确保您已阅读 TVTensors FAQ。

import torch
from torchvision import tv_tensors
from torchvision.transforms import v2

我们将创建一个非常简单的类，它仅继承自基类 TVTensor。这足以涵盖您需要了解的内容，以实现更复杂的用例。如果您需要创建一个承载元数据的类，请查看 BoundingBoxes 类的 实现方式。

class MyTVTensor(tv_tensors.TVTensor):
    pass


my_dp = MyTVTensor([1, 2, 3])
my_dp

MyTVTensor([1., 2., 3.])

现在我们已经定义了自定义 TVTensor 类，我们希望它与内置的 torchvision 变换和函数式 API 兼容。为此，我们需要实现一个执行变换核心操作的内核，然后通过 register_kernel() 将其“挂钩”到我们想要支持的函数式 API 上。

我们在下面说明了这个过程：我们为 MyTVTensor 类的“水平翻转”操作创建一个内核，并将其注册到函数式 API。

from torchvision.transforms.v2 import functional as F


@F.register_kernel(functional="hflip", tv_tensor_cls=MyTVTensor)
def hflip_my_tv_tensor(my_dp, *args, **kwargs):
    print("Flipping!")
    out = my_dp.flip(-1)
    return tv_tensors.wrap(out, like=my_dp)

要了解为什么使用 wrap()，请参阅 我曾拥有一个 TVTensor，但现在我拥有一个 Tensor。救命！。暂时忽略 *args, **kwargs，我们将在下面的 参数转发，以及确保内核的未来兼容性 中进行解释。

注意

在我们上面的 register_kernel 调用中，我们使用字符串 functional="hflip" 来引用我们想要挂钩的函数式 API。我们也可以直接使用函数式 API 本身，即 @register_kernel(functional=F.hflip, ...)。

现在我们已经注册了我们的内核，我们可以对 MyTVTensor 实例调用函数式 API。

my_dp = MyTVTensor(torch.rand(3, 256, 256))
_ = F.hflip(my_dp)

Flipping!

我们也可以使用 RandomHorizontalFlip 变换，因为它在内部依赖于 hflip()。

t = v2.RandomHorizontalFlip(p=1)
_ = t(my_dp)

Flipping!

注意

我们不能为变换类注册内核，只能为函数式 API 注册内核。我们不能注册变换类是因为一个变换可能在内部依赖于多个函数式 API，所以一般情况下我们不能为给定的类注册一个单独的内核。

参数转发，以及确保内核的未来兼容性

您正在挂钩的函数式 API 是公共的，因此是向后兼容的：我们保证这些函数式 API 的参数不会在没有适当弃用周期的情况下被移除或重命名。然而，我们不保证向前兼容性，并且我们可能会在将来添加新参数。

设想一下，在未来的某个版本中，Torchvision 向其 hflip() 函数式 API 添加了一个新的 inplace 参数。如果您已经定义并注册了自己的内核，如下所示：

def hflip_my_tv_tensor(my_dp):  # noqa
    print("Flipping!")
    out = my_dp.flip(-1)
    return tv_tensors.wrap(out, like=my_dp)

那么调用 F.hflip(my_dp) 将会失败，因为 hflip 将会尝试将新的 inplace 参数传递给您的内核，但您的内核不接受它。

因此，我们建议始终在内核的签名中定义 *args, **kwargs，如上所示。这样，您的内核将能够接受我们将来可能添加的任何新参数。（技术上来说，只添加 **kwargs 应该就足够了）。