This work introduces the novel task of Source-free Multi-target Domain Adaptation and proposes adaptation framework comprising of \textbf{Co}nsistency with \textbf{N}uclear-Norm Maximization and \textbf{Mix}Up knowledge distillation (\textit{CoNMix}) as a solution to this problem. The main motive of this work is to solve for Single and Multi target Domain Adaptation (SMTDA) for the source-free paradigm, which enforces a constraint where the labeled source data is not available during target adaptation due to various privacy-related restrictions on data sharing. The source-free approach leverages target pseudo labels, which can be noisy, to improve the target adaptation. We introduce consistency between label preserving augmentations and utilize pseudo label refinement methods to reduce noisy pseudo labels. Further, we propose novel MixUp Knowledge Distillation (MKD) for better generalization on multiple target domains using various source-free STDA models. We also show that the Vision Transformer (VT) backbone gives better feature representation with improved domain transferability and class discriminability. Our proposed framework achieves the state-of-the-art (SOTA) results in various paradigms of source-free STDA and MTDA settings on popular domain adaptation datasets like Office-Home, Office-Caltech, and DomainNet. Project Page: https://sites.google.com/view/conmix-vcl
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为了缓解标签的负担,无监督的域适应(UDA)旨在将知识传输到新的未标记数据集(目标)中的标记数据集(源)。尽管进展令人印象深刻,但先前的方法总是需要访问原始源数据,并开发数据相关的对准方法以以转换的学习方式识别目标样本,这可能会从源头中提高隐私问题。几个最近的研究通过利用来自源域的训练有素的白盒模型来替代解决方案,然而,它仍可能通过生成的对抗性学习泄漏原始数据。本文研究了UDA的实用和有趣的设置,其中仅在目标域中的适应期间提供了黑盒源模型(即,仅可用网络预测)。为了解决这个问题,我们提出了一个名为蒸馏和微调(用餐)的新的两步知识适应框架。考虑到目标数据结构,用餐首先将知识从源预测器蒸馏到定制的目标模型,然后微调蒸馏模型以进一步适合目标域。此外,神经网络不需要在用餐中的域中相同,甚至允许有效地适应低资源设备。三个UDA场景(即单源,多源和部分集)的经验结果确认,与最先进的数据相关的方法相比,该用途达到了高竞争力的性能。代码可用于\ url {https://github.com/tim-learn/dine/}。
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无监督域适应(UDA)旨在将知识从相关但不同的良好标记的源域转移到新的未标记的目标域。大多数现有的UDA方法需要访问源数据,因此当数据保密而不相配在隐私问题时,不适用。本文旨在仅使用培训的分类模型来解决现实设置,而不是访问源数据。为了有效地利用适应源模型,我们提出了一种新颖的方法,称为源假设转移(拍摄),其通过将目标数据特征拟合到冻结源分类模块(表示分类假设)来学习目标域的特征提取模块。具体而言,拍摄挖掘出于特征提取模块的信息最大化和自我监督学习,以确保目标特征通过同一假设与看不见的源数据的特征隐式对齐。此外,我们提出了一种新的标签转移策略,它基于预测的置信度(标签信息),然后采用半监督学习来将目标数据分成两个分裂,然后提高目标域中的较为自信预测的准确性。如果通过拍摄获得预测,我们表示标记转移为拍摄++。关于两位数分类和对象识别任务的广泛实验表明,拍摄和射击++实现了与最先进的结果超越或相当的结果,展示了我们对各种视域适应问题的方法的有效性。代码可用于\ url {https://github.com/tim-learn/shot-plus}。
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无监督的域适应(UDA)旨在将知识从标记的源域传输到未标记的目标域。大多数现有的UDA方法通过学习域 - 不变的表示和在两个域中共享一个分类器来实现知识传输。但是,忽略与任务相关的域特定信息,并强制统一的分类器以适合两个域将限制每个域中的特征表达性。在本文中,通过观察到具有可比参数的变压器架构可以产生比CNN对应的更可转换的表示,我们提出了一个双赢的变压器框架(WINTR),它分别探讨了每个域的特定于域的知识,而同时交互式跨域知识。具体而言,我们使用变压器中的两个单独的分类令牌学习两个不同的映射,以及每个特定于域的分类器的设计。跨域知识通过源引导标签改进和与源或目标的单侧特征对齐传输,这保持了特定于域的信息的完整性。三个基准数据集的广泛实验表明,我们的方法优于最先进的UDA方法,验证利用域特定和不变性的有效性
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关于无监督的域适应性(UDA)的广泛研究已将有限的实验数据集深入学习到现实世界中无约束的领域。大多数UDA接近通用嵌入空间中的对齐功能,并将共享分类器应用于目标预测。但是,由于当域差异很大时可能不存在完全排列的特征空间,因此这些方法受到了两个局限性。首先,由于缺乏目标标签监督,强制域的比对会恶化目标域的可区分性。其次,源监督分类器不可避免地偏向源数据,因此它在目标域中的表现可能不佳。为了减轻这些问题,我们建议在两个集中在不同领域的空间中同时进行特征对齐,并为每个空间创建一个针对该域的面向域的分类器。具体而言,我们设计了一个面向域的变压器(DOT),该变压器(DOT)具有两个单独的分类令牌,以学习不同的面向域的表示形式和两个分类器,以保持域的可区分性。理论保证的基于对比度的对齐和源指导的伪标签细化策略被用来探索域名和特定信息。全面的实验验证了我们的方法在几个基准上实现了最先进的方法。
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无监督的域适应(UDA)旨在将标记的源分布与未标记的目标分布对齐,以获取域不变预测模型。然而,众所周知的UDA方法的应用在半监督域适应(SSDA)方案中不完全概括,其中来自目标域的少数标记的样本可用。在本文中,我们提出了一种用于半监督域适应(CLDA)的简单对比学习框架,该框架试图在SSDA中弥合标记和未标记的目标分布与源极和未标记的目标分布之间的域间差距之间的域间隙。我们建议采用类明智的对比学学习来降低原始(输入图像)和强大增强的未标记目标图像之间的域间间隙和实例级对比度对准,以最小化域内差异。我们已经凭经验表明,这两个模块相互补充,以实现卓越的性能。在三个众所周知的域适应基准数据集中的实验即Domainnet,Office-Home和Office31展示了我们方法的有效性。 CLDA在所有上述数据集上实现最先进的结果。
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域的适应性旨在使标记的源域和未标记的目标域对齐,并且大多数现有方法都认为源数据是可访问的。不幸的是,这种范式引起了数据隐私和安全性的关注。最近的研究试图通过无源设置来消除这些问题,该设置将源训练的模型适应目标域而不暴露源数据。但是,由于对源模型的对抗性攻击,无源范式仍然有数据泄漏的风险。因此,提出了黑框设置,其中只能利用源模型的输出。在本文中,我们同时介绍了无源的适应和黑盒适应性,提出了一种新的方法,即来自频率混合和相互学习(FMML)的“更好的目标表示”。具体而言,我们引入了一种新的数据增强技术作为频率混音,该技术突出了插值中与任务相关的对象,从而增强了目标模型的类符合性和线性行为。此外,我们引入了一种称为相互学习的网络正则化方法,以介绍域的适应问题。它通过自我知识蒸馏传输目标模型内部的知识,从而通过学习多尺度目标表示来减轻对源域的过度拟合。广泛的实验表明,我们的方法在两种设置下都可以在几个基准数据集上实现最新性能。
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Unsupervised domain adaptation (UDA) aims to leverage the knowledge learned from a labeled source dataset to solve similar tasks in a new unlabeled domain. Prior UDA methods typically require to access the source data when learning to adapt the model, making them risky and inefficient for decentralized private data. This work tackles a practical setting where only a trained source model is available and investigates how we can effectively utilize such a model without source data to solve UDA problems. We propose a simple yet generic representation learning framework, named Source HypOthesis Transfer (SHOT). SHOT freezes the classifier module (hypothesis) of the source model and learns the target-specific feature extraction module by exploiting both information maximization and selfsupervised pseudo-labeling to implicitly align representations from the target domains to the source hypothesis. To verify its versatility, we evaluate SHOT in a variety of adaptation cases including closed-set, partial-set, and open-set domain adaptation. Experiments indicate that SHOT yields state-of-the-art results among multiple domain adaptation benchmarks.
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无监督的域适应性(DA)中的主要挑战是减轻源域和目标域之间的域移动。先前的DA工作表明,可以使用借口任务来通过学习域不变表示来减轻此域的转移。但是,实际上,我们发现大多数现有的借口任务对其他已建立的技术无效。因此,我们从理论上分析了如何以及何时可以利用子公司借口任务来协助给定DA问题的目标任务并制定客观的子公司任务适用性标准。基于此标准,我们设计了一个新颖的贴纸干预过程和铸造贴纸分类的过程,作为监督的子公司DA问题,该问题与目标任务无监督的DA同时发生。我们的方法不仅改善了目标任务适应性能,而且还促进了面向隐私的无源DA,即没有并发源目标访问。标准Office-31,Office-Home,Domainnet和Visda基准的实验证明了我们对单源和多源无源DA的优势。我们的方法还补充了现有的无源作品,从而实现了领先的绩效。
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半监督域适应(SSDA)是将学习者调整到新域,只有一小组标记的数据集在源域上给出时,只有一小组标记的样本。在本文中,我们提出了一种基于对的SSDA方法,使用用样品对的自蒸馏来适应靶域的模型。每个样本对由来自标记数据集(即源或标记为目标)的教师样本以及来自未标记数据集的学生样本(即,未标记的目标)组成。我们的方法通过在教师和学生之间传输中间样式来生成助手功能,然后通过最小化学生和助手之间的输出差异来培训模型。在培训期间,助手逐渐弥合了两个域之间的差异,从而让学生容易地从老师那里学习。标准基准测试的实验评估表明,我们的方法有效地减少了域间和域内的差异,从而实现了对最近的方法的显着改进。
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作为对数据有效使用的研究,多源无监督的域适应性将知识从带有标记数据的多个源域转移到了未标记的目标域。但是,目标域中不同域和嘈杂的伪标签之间的分布差异都导致多源无监督域适应方法的性能瓶颈。鉴于此,我们提出了一种将注意力驱动的领域融合和耐噪声学习(ADNT)整合到上述两个问题的方法。首先,我们建立了相反的注意结构,以在特征和诱导域运动之间执行信息。通过这种方法,当域差异降低时,特征的可区分性也可以显着提高。其次,基于无监督的域适应训练的特征,我们设计了自适应的反向横向熵损失,该损失可以直接对伪标签的产生施加约束。最后,结合了这两种方法,几个基准的实验结果进一步验证了我们提出的ADNT的有效性,并证明了优于最新方法的性能。
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无源的无监督域适应性(SFUDA)旨在使用预训练的源模型而不是源数据来获得未标记的目标域中的高性能。现有的SFUDA方法为所有目标样本分配了相同的重要性,这很容易受到错误的伪标记。为了区分样本重要性,在这项研究中,我们提出了一个新的样本置信度评分,即SFUDA的联合模型数据结构(JMDS)得分。与仅使用源或目标域知识之一的现有置信分数不同,JMDS分数都使用了两种知识。然后,我们建议使用SFUDA的JMDS(COWA-JMDS)框架进行置信度评分适应。 COWA-JMD由JMDS分数作为样品重量和权重混合,这是我们提出的混合变体。重量混合促进该模型更多地利用目标域知识。实验结果表明,JMDS得分的表现优于现有的置信得分。此外,Cowa-JMDS在各种SFUDA方案:封闭,开放和部分集合方案中实现最先进的表现。
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域适应(DA)旨在将知识从标签富裕但异构的域转移到标签恐慌域,这减轻了标签努力并吸引了相当大的关注。与以前的方法不同,重点是学习域中的特征表示,一些最近的方法存在通用半监督学习(SSL)技术,直接将它们应用于DA任务,甚至实现竞争性能。最受欢迎的SSL技术之一是伪标记,可通过标记数据训练的分类器为每个未标记数据分配伪标签。但是,它忽略了DA问题的分布偏移,并且不可避免地偏置为源数据。要解决此问题,我们提出了一个名为辅助目标域导向的分类器(ATDOC)的新伪标签框架。 ATDOC通过为目标数据引入辅助分类器来缓解分类器偏置,以提高伪标签的质量。具体地,我们使用内存机制并开发两种类型的非参数分类器,即最近的质心分类器和邻域聚合,而不引入任何其他网络参数。尽管在伪分类目标中具有简单性,但具有邻域聚集的ATDOC显着优于域对齐技术和现有的SSL技术,以及甚至瘢痕标记的SSL任务。
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无监督域适应(UDA)旨在将从标记的源域中学习的知识转移到不同的未标记的目标域。大多数现有的UDA方法专注于使用卷积神经网络(CNNS)的框架来学习域级别或类别级别的域不变特征表示。基于类别级别的UDA的一个根本问题是针对目标域中的样本的伪标签的生产通常太嘈杂,对于精确的域对齐,不可避免地影响UDA性能。随着变压器在各种任务中的成功,我们发现变压器中的横向对嘈杂的输入对具有鲁棒,以进行更好的特征对齐,因此在挑战的UDA任务中采用了该变压器。具体地,为了生成准确的输入对,我们设计了一种双向中心感知标记算法,为目标样本产生伪标签。随着伪标签,提出了一种重量共享三分支变压器框架,以分别应用用于源/目标特征学习和源极域对齐的自我关注和横向。这种设计明确强制执行框架,以便同时学习鉴别的域和域不变的表示。所提出的方法是Dubbed CDTrans(跨域变压器),它提供了第一次尝试用纯变压器解决方案解决UDA任务。实验表明,我们的拟议方法实现了公共UDA数据集的最佳表现,例如, Visda-2017和DomainNet。代码和模型可在https://github.com/cdtrans/cdtrans中获得。
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通过从完全标记的源域中利用数据,无监督域适应(UDA)通过显式差异最小化数据分布或对抗学习来提高未标记的目标域上的分类性能。作为增强,通过利用模型预测来加强目标特征识别期间涉及类别对齐。但是,在目标域上的错误类别预测中产生的伪标签不准确以及由源域的过度录制引起的分发偏差存在未探明的问题。在本文中,我们提出了一种模型 - 不可知的两阶段学习框架,这大大减少了使用软伪标签策略的缺陷模型预测,并避免了课程学习策略的源域上的过度拟合。从理论上讲,它成功降低了目标域上预期误差的上限的综合风险。在第一阶段,我们用分布对齐的UDA方法训练一个模型,以获得具有相当高的置位目标域上的软语义标签。为了避免在源域上的过度拟合,在第二阶段,我们提出了一种课程学习策略,以自适应地控制来自两个域的损失之间的加权,以便训练阶段的焦点从源分布逐渐移位到目标分布,以预测信心提升了目标分布在目标领域。对两个知名基准数据集的广泛实验验证了我们提出框架促进促进顶级UDA算法的性能的普遍效果,并展示其一致的卓越性能。
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无源域的适应(SFDA)旨在将预先培训的源模型调整到未标记的目标域而无需访问标记良好的源数据的情况下,由于数据隐私,安全性和传输问题,这是一个更实用的设置。为了弥补缺乏源数据,大多数现有方法引入了基于特征原型的伪标记策略,以实现自我训练模型的适应性。但是,特征原型是通过基于实例级预测的特征群集获得的,该特征群集是偏见的,并且倾向于导致嘈杂的标签,因为源和目标之间的视觉域间隙通常不同。此外,我们发现单中心特征原型可能无效地表示每个类别并引入负转移,尤其是对于这些硬转移数据。为了解决这些问题,我们为SFDA任务提供了一般类平衡的多中心动态原型(BMD)策略。具体而言,对于每个目标类别,我们首先引入全球类间平衡抽样策略,以汇总潜在的代表性目标样本。然后,我们设计了一类多中心聚类策略,以实现更健壮和代表性的原型生成。与在固定培训期更新伪标签的现有策略相反,我们进一步引入了动态伪标签策略,以在模型适应过程中结合网络更新信息。广泛的实验表明,所提出的模型不可替代的BMD策略显着改善了代表性的SFDA方法,以产生新的最新结果。该代码可在https://github.com/ispc-lab/bmd上找到。
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域泛化(DG)利用多个标记的源数据集来训练未经化的目标域的概括模型。然而,由于昂贵的注释成本,在现实世界应用中难以满足标记所有源数据的要求。在本文中,我们调查单个标记的域泛化(SLDG)任务,只标有一个源域,这比传统的域泛化(CDG)更实用和具有挑战性。 SLDG任务中的主要障碍是可怜的概括偏置:标记源数据集中的鉴别信息可以包含特定于域的偏差,限制训练模型的泛化。为了解决这个具有挑战性的任务,我们提出了一种称为域特定偏置滤波(DSBF)的新方法,该方法用标记的源数据初始化识别模型,然后通过用于泛化改进的未标记的源数据来滤除其域特定的偏差。我们将过滤过程划分为(1)特征提取器扩展通过K-Means的基于聚类的语义特征重新提取和(2)分类器通过注意引导语义特征投影校准。 DSBF统一探索标签和未标记的源数据,以增强培训模型的可辨性和泛化,从而产生高度普遍的模型。我们进一步提供了理论分析,以验证所提出的域特定的偏置滤波过程。关于多个数据集的广泛实验显示了DSBF在解决具有挑战性的SLDG任务和CDG任务时的优越性。
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在过去的十年中,许多深入学习模型都受到了良好的培训,并在各种机器智能领域取得了巨大成功,特别是对于计算机视觉和自然语言处理。为了更好地利用这些训练有素的模型在域内或跨域转移学习情况下,提出了知识蒸馏(KD)和域适应(DA)并成为研究亮点。他们旨在通过原始培训数据从训练有素的模型转移有用的信息。但是,由于隐私,版权或机密性,原始数据并不总是可用的。最近,无数据知识转移范式吸引了吸引人的关注,因为它涉及从训练有素的模型中蒸馏宝贵的知识,而无需访问培训数据。特别是,它主要包括无数据知识蒸馏(DFKD)和源无数据域适应(SFDA)。一方面,DFKD旨在将域名域内知识从一个麻烦的教师网络转移到一个紧凑的学生网络,以进行模型压缩和有效推论。另一方面,SFDA的目标是重用存储在训练有素的源模型中的跨域知识并将其调整为目标域。在本文中,我们对知识蒸馏和无监督域适应的视角提供了全面的数据知识转移,以帮助读者更好地了解目前的研究状况和想法。分别简要审查了这两个领域的应用和挑战。此外,我们对未来研究的主题提供了一些见解。
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Vision transformer has demonstrated great potential in abundant vision tasks. However, it also inevitably suffers from poor generalization capability when the distribution shift occurs in testing (i.e., out-of-distribution data). To mitigate this issue, we propose a novel method, Semantic-aware Message Broadcasting (SAMB), which enables more informative and flexible feature alignment for unsupervised domain adaptation (UDA). Particularly, we study the attention module in the vision transformer and notice that the alignment space using one global class token lacks enough flexibility, where it interacts information with all image tokens in the same manner but ignores the rich semantics of different regions. In this paper, we aim to improve the richness of the alignment features by enabling semantic-aware adaptive message broadcasting. Particularly, we introduce a group of learned group tokens as nodes to aggregate the global information from all image tokens, but encourage different group tokens to adaptively focus on the message broadcasting to different semantic regions. In this way, our message broadcasting encourages the group tokens to learn more informative and diverse information for effective domain alignment. Moreover, we systematically study the effects of adversarial-based feature alignment (ADA) and pseudo-label based self-training (PST) on UDA. We find that one simple two-stage training strategy with the cooperation of ADA and PST can further improve the adaptation capability of the vision transformer. Extensive experiments on DomainNet, OfficeHome, and VisDA-2017 demonstrate the effectiveness of our methods for UDA.
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传统的域适应性(DA)技术旨在通过学习领域不变表示来改善域的可传递性;同时保留从标记的源数据中收集的任务歧义性知识。但是,同时访问标签源和未标记的目标的要求使其不适合无源的无源DA设置。实现有效原件到通用域映射的微不足道的解决方案可改善可转移性,但会降低任务可区分性。从理论和经验的角度分析障碍后,我们得出了新颖的见解,以表明原始和相应的翻译通用样品之间的混合会增强可区分性可转移性权衡,同时适当尊重以隐私为导向的无源源环境。在现有的无源DA方法之上,简单但有效地实现了所提出的见解,可产生最先进的性能,并更快地收敛。除了单源外,我们还胜过分类和语义分割基准的多源先验艺术。
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