Significant progress has been made in learning image classification neural networks under long-tail data distribution using robust training algorithms such as data re-sampling, re-weighting, and margin adjustment. Those methods, however, ignore the impact of data imbalance on feature normalization. The dominance of majority classes (head classes) in estimating statistics and affine parameters causes internal covariate shifts within less-frequent categories to be overlooked. To alleviate this challenge, we propose a compound batch normalization method based on a Gaussian mixture. It can model the feature space more comprehensively and reduce the dominance of head classes. In addition, a moving average-based expectation maximization (EM) algorithm is employed to estimate the statistical parameters of multiple Gaussian distributions. However, the EM algorithm is sensitive to initialization and can easily become stuck in local minima where the multiple Gaussian components continue to focus on majority classes. To tackle this issue, we developed a dual-path learning framework that employs class-aware split feature normalization to diversify the estimated Gaussian distributions, allowing the Gaussian components to fit with training samples of less-frequent classes more comprehensively. Extensive experiments on commonly used datasets demonstrated that the proposed method outperforms existing methods on long-tailed image classification.

应付嘈杂标签的大多数现有方法通常假定类别分布良好，因此无法应对训练样本不平衡分布的实际情况的能力不足。为此，本文尽早努力通过长尾分配和标签噪声来解决图像分类任务。在这种情况下，现有的噪声学习方法无法正常工作，因为将噪声样本与干净的尾巴类别的样本区分开来是具有挑战性的。为了解决这个问题，我们提出了一个新的学习范式，基于对弱数据和强数据扩展的推论，以筛选嘈杂的样本，并引入休假散布的正则化，以消除公认的嘈杂样本的效果。此外，我们基于在线先验分布中纳入了一种新颖的预测惩罚，以避免对头等阶层的偏见。与现有的长尾分类方法相比，这种机制在实时捕获班级拟合度方面具有优越性。详尽的实验表明，所提出的方法优于解决噪声标签下长尾分类中分布不平衡问题的最先进算法。

现实世界数据通常存在长尾分布。对不平衡数据的培训倾向于呈现神经网络在头部上表现良好，而尾部课程则更加差。尾班的培训实例的严重稀疏性是主要挑战，这导致培训期间的偏见分配估计。丰富的努力已经致力于改善挑战，包括数据重新采样和综合尾班的新培训实例。然而，没有先前的研究已经利用了从头课程转移到尾班的可转让知识，以校准尾舱的分布。在本文中，我们假设可以通过类似的头部级别来丰富尾部类，并提出一种名为标签感知分布校准Ladc的新型分布校准方法。 Ladc从相关的头部课程转移统计数据以推断尾部课程的分布。从校准分布的采样进一步促进重新平衡分类器。图像和文本的实验和文本长尾数据集表明，LADC显着优于现有方法。可视化还显示LADC提供更准确的分布估计。

大多数现有的最新视频分类方法假设训练数据遵守统一的分布。但是，现实世界中的视频数据通常会表现出不平衡的长尾巴分布，从而导致模型偏见对头等阶层，并且在尾巴上的性能相对较低。虽然当前的长尾分类方法通常集中在图像分类上，但将其调整到视频数据并不是微不足道的扩展。我们提出了一种端到端的多专家分布校准方法，以基于两级分布信息来应对这些挑战。该方法共同考虑了每个类别中样品的分布（类内部分布）和各种数据（类间分布）的总体分布，以解决在长尾分布下数据不平衡数据的问题。通过对两级分布信息进行建模，该模型可以共同考虑头等阶层和尾部类别，并将知识从头等阶层显着转移，以提高尾部类别的性能。广泛的实验验证了我们的方法是否在长尾视频分类任务上实现了最先进的性能。

尽管对视觉识别任务进行了显着进展，但是当培训数据稀缺或高度不平衡时，深神经网络仍然易于普遍，使他们非常容易受到现实世界的例子。在本文中，我们提出了一种令人惊讶的简单且高效的方法来缓解此限制：使用纯噪声图像作为额外的训练数据。与常见使用添加剂噪声或对抗数据的噪声不同，我们通过直接训练纯无随机噪声图像提出了完全不同的视角。我们提出了一种新的分发感知路由批量归一化层（DAR-BN），除了同一网络内的自然图像之外，还可以在纯噪声图像上训练。这鼓励泛化和抑制过度装备。我们所提出的方法显着提高了不平衡的分类性能，从而获得了最先进的导致大量的长尾图像分类数据集（Cifar-10-LT，CiFar-100-LT，想象齿 - LT，和celeba-5）。此外，我们的方法非常简单且易于使用作为一般的新增强工具（在现有增强的顶部），并且可以在任何训练方案中结合。它不需要任何专门的数据生成或培训程序，从而保持培训快速高效

深度神经网络通常使用遇到数量不平衡和分类难度不平衡问题的数据集的性能很差。尽管在该领域取得了进展，但现有的两阶段方法中仍然存在数据集偏差或域转移问题。因此，提出了一个分阶段的渐进学习时间表，从而提出了从表示学习到上层分类器培训的平稳转移。这对严重失衡或较小尺度的数据集具有更大的有效性。设计了耦合 - 调节损失损失函数，耦合校正项，局灶性损失和LDAM损失。损失可以更好地处理数量不平衡和异常值，同时调节具有不同分类困难的样本的注意力重点。这些方法在多个基准数据集上取得了令人满意的结果，包括不平衡的CIFAR10，不平衡的CIFAR100，Imagenet-LT和Inaturalist 2018，并且还可以轻松地将其用于其他不平衡分类模型。

The long-tail distribution of the visual world poses great challenges for deep learning based classification models on how to handle the class imbalance problem. Existing solutions usually involve class-balancing strategies, e.g. by loss re-weighting, data re-sampling, or transfer learning from head-to tail-classes, but most of them adhere to the scheme of jointly learning representations and classifiers. In this work, we decouple the learning procedure into representation learning and classification, and systematically explore how different balancing strategies affect them for long-tailed recognition. The findings are surprising: (1) data imbalance might not be an issue in learning high-quality representations; (2) with representations learned with the simplest instance-balanced (natural) sampling, it is also possible to achieve strong long-tailed recognition ability by adjusting only the classifier. We conduct extensive experiments and set new state-of-the-art performance on common long-tailed benchmarks like ImageNet-LT, Places-LT and iNaturalist, showing that it is possible to outperform carefully designed losses, sampling strategies, even complex modules with memory, by using a straightforward approach that decouples representation and classification. Our code is available at https://github.com/facebookresearch/classifier-balancing.

在这项工作中，我们解决了长尾图像识别的具有挑战性的任务。以前的长尾识别方法通常集中于尾巴类别的数据增强或重新平衡策略，以在模型培训期间更加关注尾巴类。但是，由于尾巴类别的训练图像有限，尾部类图像的多样性仍受到限制，从而导致特征表现不佳。在这项工作中，我们假设头部和尾部类中的常见潜在特征可用于提供更好的功能表示。由此激励，我们引入了基于潜在类别的长尾识别（LCREG）方法。具体来说，我们建议学习一组在头和尾巴中共享的类不足的潜在特征。然后，我们通过将语义数据扩展应用于潜在特征，隐式地丰富了训练样本的多样性。对五个长尾图识别数据集进行的广泛实验表明，我们提出的LCREG能够显着超越先前的方法并实现最新结果。

Deep neural networks still struggle on long-tailed image datasets, and one of the reasons is that the imbalance of training data across categories leads to the imbalance of trained model parameters. Motivated by the empirical findings that trained classifiers yield larger weight norms in head classes, we propose to reformulate the recognition probabilities through included angles without re-balancing the classifier weights. Specifically, we calculate the angles between the data feature and the class-wise classifier weights to obtain angle-based prediction results. Inspired by the performance improvement of the predictive form reformulation and the outstanding performance of the widely used two-stage learning framework, we explore the different properties of this angular prediction and propose novel modules to improve the performance of different components in the framework. Our method is able to obtain the best performance among peer methods without pretraining on CIFAR10/100-LT and ImageNet-LT. Source code will be made publicly available.

旨在从长尾数据培训类平衡模型的现有长尾识别方法，通常假设将在均匀的测试类分布上进行评估模型。然而，实际的测试类分布通常违反了这种假设（例如，长尾甚至是长尾的），这将导致现有的方法在现实世界中失败。在这项工作中，我们研究了一个更实用的任务设置，称为测试不稳定的长尾识别，其中训练类分布在测试类分布未知时长尾，可以任意偏斜。除了类别不平衡的问题外，这项任务造成了另一个挑战：培训和测试样本之间的班级分布转移是未识别的。为了处理这项任务，我们提出了一种新的方法，称为测试时间聚合各种专家，提供了两种解决方案策略：（1）一种新的技能 - 多样化专家学习策略，将各种专家培训从单一的处理不同的类分布时颁发不同的专家。长尾训练分配; （2）一种新的测试时间专家聚合策略，利用自我监督来汇总多个专家来处理各种未知的测试分布。理论上我们表明我们的方法具有模拟测试类分布的可提供能力。广泛的实验验证了我们的方法在香草和测试不可知的长尾识别上实现了新的最先进的性能，其中只有三个专家足以处理任意变化的测试级分布。代码可在https://github.com/vanint/tade-agnosticlt获得。

Our work focuses on tackling the challenging but natural visual recognition task of long-tailed data distribution (i.e., a few classes occupy most of the data, while most classes have rarely few samples). In the literature, class re-balancing strategies (e.g., re-weighting and re-sampling) are the prominent and effective methods proposed to alleviate the extreme imbalance for dealing with long-tailed problems. In this paper, we firstly discover that these rebalancing methods achieving satisfactory recognition accuracy owe to that they could significantly promote the classifier learning of deep networks. However, at the same time, they will unexpectedly damage the representative ability of the learned deep features to some extent. Therefore, we propose a unified Bilateral-Branch Network (BBN) to take care of both representation learning and classifier learning simultaneously, where each branch does perform its own duty separately. In particular, our BBN model is further equipped with a novel cumulative learning strategy, which is designed to first learn the universal patterns and then pay attention to the tail data gradually. Extensive experiments on four benchmark datasets, including the large-scale iNaturalist ones, justify that the proposed BBN can significantly outperform state-of-the-art methods. Furthermore, validation experiments can demonstrate both our preliminary discovery and effectiveness of tailored designs in BBN for long-tailed problems. Our method won the first place in the iNaturalist 2019 large scale species classification competition, and our code is open-source and available at https://github.com/Megvii-Nanjing/BBN . * Q. Cui and Z.-M. Chen's contribution was made when they were interns in Megvii Research Nanjing, Megvii Technology, China. X.

长尾数据集（Head Class）组成的培训样本比尾巴类别多得多，这会导致识别模型对头等舱有偏见。加权损失是缓解此问题的最受欢迎的方法之一，最近的一项工作表明，班级难度可能比常规使用的类频率更好地决定了权重的分布。在先前的工作中使用了一种启发式公式来量化难度，但是我们从经验上发现，最佳公式取决于数据集的特征。因此，我们提出了困难网络，该难题学习在元学习框架中使用模型的性能来预测类的难度。为了使其在其他班级的背景下学习班级的合理难度，我们新介绍了两个关键概念，即相对难度和驾驶员损失。前者有助于困难网络在计算班级难度时考虑其他课程，而后者对于将学习指向有意义的方向是必不可少的。对流行的长尾数据集进行了广泛的实验证明了该方法的有效性，并且在多个长尾数据集上实现了最先进的性能。

真实世界的图像通常是通过对每级图像数量的显着不平衡的特征，导致长尾的分布。长尾视觉识别的有效和简单的方法是分别学习特征表示和分类器，分别使用实例和类平衡采样。在这项工作中，我们介绍一个新的框架，通过键观察，即使用实例采样学习的特征表示远远不受长尾设置的最佳选择。我们的主要贡献是一种新的培训方法，称为类别平衡蒸馏（CBD），其利用知识蒸馏来增强特征表示。 CBD允许特征表示在第二阶段的老师指导的第二次培训阶段演变。第二阶段使用类平衡的采样，以专注于非代表性的类。此框架可以自然地适应多个教师的使用，从模型的集合中解锁信息以增强识别能力。我们的实验表明，所提出的技术始终如一地优于本领域的长尾识别基准，例如想象群 - LT，Inaturatibry17和Inaturation18。

人们对从长尾班级分布中学习的具有挑战性的视觉感知任务越来越兴趣。训练数据集中的极端类失衡使模型偏向于识别多数级数据而不是少数级数据。最近，已经提出了两个分支网络的双分支网络（DBN）框架。传统的分支和重新平衡分支用于提高长尾视觉识别的准确性。重新平衡分支使用反向采样器来生成类平衡的训练样本，以减轻由于类不平衡而减轻偏见。尽管该策略在处理偏见方面非常成功，但使用反向采样器进行培训可以降低表示形式的学习绩效。为了减轻这个问题，常规方法使用了精心设计的累积学习策略，在整个培训阶段，重新平衡分支的影响逐渐增加。在这项研究中，我们旨在开发一种简单而有效的方法，以不需要优化的累积学习而在不累积学习的情况下提高DBN的性能。我们设计了一种称为双边混合增强的简单数据增强方法，该方法将统一采样器中的一个样品与反向采样器中的另一个样品结合在一起，以产生训练样本。此外，我们介绍了阶级条件的温度缩放，从而减轻对拟议的DBN结构的多数级别的偏见。我们对广泛使用的长尾视觉识别数据集进行的实验表明，双边混合增加在改善DBN的表示性能方面非常有效，并且所提出的方法可以实现某些类别的先进绩效。

自我监督的学习在表示视觉和文本数据的表示方面取得了巨大的成功。但是，当前的方法主要在经过良好策划的数据集中验证，这些数据集未显示现实世界的长尾分布。在损失的角度或模型观点中，重新平衡的重新平衡是为了考虑自我监督的长尾学习的最新尝试，类似于被监督的长尾学习中的范式。然而，没有标签的帮助，由于尾巴样品发现或启发式结构设计的限制，这些探索并未显示出预期的明显希望。与以前的作品不同，我们从替代角度（即数据角度）探索了这个方向，并提出了一种新颖的增强对比度学习（BCL）方法。具体而言，BCL利用深神经网络的记忆效果自动推动对比度学习中样本视图的信息差异，这更有效地增强了标签 - unaware环境中的长尾学习。对一系列基准数据集进行的广泛实验证明了BCL对几种最新方法的有效性。我们的代码可在https://github.com/mediabrain-sjtu/bcl上找到。

长尾数据集的泛化差距主要是由于大多数类别仅占占用几个训练样本。解耦培训通过分别培训骨干和分类器来实现更好的性能。导致端到端模型培训的较差的性能（例如，基于Logits利润率的方法）？在这项工作中，我们确定影响分类器的学习的关键因素：在输入分类器之前，具有低熵的通道相关功能。从信息理论的角度来看，我们分析了为什么交叉熵损失倾向于在不平衡数据上产生高度相关的特征。此外，我们理论上的分析和证明对分类器权重的梯度，Hessian的条件数量的影响，以及基于利润率的方法的影响。因此，我们首先建议使用频道美白与去相关（“散点”）分类器的输入用于解耦的权重更新和重塑偏移决策边界，这使得令人满意的结果与基于Logits裕度的方法相结合。但是，当小类课程的数量大，批量不平衡和更多的参与训练导致主要类的过度拟合。我们还提出了两种新颖的模块，基于块的相对平衡的批量采样器（B3RS）和批量嵌入式培训（BET）来解决上述问题，这使得端到端的训练能够实现比解耦训练更好的性能。在长尾分类基准测试，CIFAR-LT和Imagenet-LT上的实验结果证明了我们方法的有效性。

长尾分布是现实世界中的常见现象。提取的大规模图像数据集不可避免地证明了长尾巴的属性和经过不平衡数据训练的模型可以为代表性过多的类别获得高性能，但为代表性不足的类别而苦苦挣扎，导致偏见的预测和绩效降低。为了应对这一挑战，我们提出了一种名为“逆图像频率”（IIF）的新型偏差方法。 IIF是卷积神经网络分类层中逻辑的乘法边缘调整转换。我们的方法比类似的作品实现了更强的性能，并且对于下游任务（例如长尾实例分割）特别有用，因为它会产生较少的假阳性检测。我们的广泛实验表明，IIF在许多长尾基准的基准（例如Imagenet-lt，cifar-lt，ploce-lt和lvis）上超过了最先进的现状，在Imagenet-lt上，Resnet50和26.2％达到了55.8％的TOP-1准确性LVIS上使用MaskRCNN分割AP。代码可在https://github.com/kostas1515/iif中找到

深度神经网络在严重的类不平衡数据集上的表现不佳。鉴于对比度学习的有希望的表现，我们提出了重新平衡的暹罗对比度采矿（RESCOM）来应对不平衡的识别。基于数学分析和仿真结果，我们声称监督的对比学习在原始批次和暹罗批次水平上都遭受双重失衡问题，这比长尾分类学习更为严重。在本文中，在原始批处理水平上，我们引入了级别平衡的监督对比损失，以分配不同类别的自适应权重。在暹罗批次级别，我们提出了一个级别平衡的队列，该队列维持所有类的键相同。此外，我们注意到，相对于对比度逻辑的不平衡对比损失梯度可以将其分解为阳性和负面因素，易于阳性和易于负面因素将使对比度梯度消失。我们建议有监督的正面和负面对挖掘，以获取信息对的对比度计算并改善表示形式学习。最后，为了大致最大程度地提高两种观点之间的相互信息，我们提出了暹罗平衡的软性软件，并与一阶段训练的对比损失结合。广泛的实验表明，在多个长尾识别基准上，RESCON优于先前的方法。我们的代码和模型可公开可用：https：//github.com/dvlab-research/rescom。

视觉识别任务中的长尾类分布对于如何处理头部和尾部类之间的偏置预测，即，模型倾向于将尾部类作为头部类进行分类。虽然现有的研究专注于数据重采采样和损失函数工程，但在本文中，我们采取了不同的视角：分类利润率。我们研究边距和注册之间的关系（分类得分）并经验遵守偏置边缘，并且偏置的Logits是正相关的。我们提出MARC，一个简单但有效的边缘校准函数，用于动态校准偏置边缘的偏置利润。我们通过对普通的长尾基准测试进行了广泛的实验，包括CIFAR-LT，Imagenet-LT，LT，以及不适物 - LT的广泛实验。实验结果表明，我们的MARC在这些基准上实现了有利的结果。此外，Marc只需三行代码即可实现。我们希望这种简单的方法能够激励人们重新思考偏置的边距和偏见的长尾视觉识别标识。

视觉世界自然地在目标或场景实例的数量中表现出不平衡，导致\ EMPH {长​​尾分布}。这种不平衡对基于深度学习的分类模式构成了重大挑战。尾课的过采样实例试图解决这种不平衡。然而，有限的视觉多样性导致具有差的呈现能力差的网络。一个简单的计数器到此是解耦表示和分类器网络，并使用过采样仅用于培训分类器。在本文中，而不是反复重新采样相同的图像（以及由此特征），我们探索通过估计尾类分布来生成有意义特征的方向。灵感来自于近期工作的思想，我们创建校准的分布，以对随后用于训练分类器的其他功能。通过在CiFar-100-LT（长尾）数据集上的几个实验，具有不同的不平衡因子和迷你想象 - LT（长尾），我们展示了我们的方法的功效并建立了新的状态 - 艺术。我们还使用T-SNE可视化对生成功能进行了定性分析，并分析了用于校准尾级分布的最近邻居。我们的代码可在https://github.com/rahulvigneswaran/tailcalibx获得。