我们在现有的长尾分类方法中解决了被忽视的无偏见：我们发现它们的整体改善主要归因于尾部过度的偏置偏好，因为假设测试分配是平衡的;但是，当测试与长尾训练数据一样不平衡 - 让测试尊重ZIPF的自然定律 - 尾巴偏差不再有益，因为它伤害了大多数人。在本文中，我们提出了跨域经验风险最小化（XIM）来训练一个非偏见模型，以实现对两个测试分布的强大性能，经验证明Xerm通过学习更好的特征表示而不是头部与头部来改善分类。游戏。基于因果关系，我们进一步理论上解释了Xerm实现了非偏见的原因：通过调整不平衡域和平衡但不合形的结构域的经验风险来消除由域选择引起的偏差。代码可在https://github.com/beierzhu/xerm获得。

As the class size grows, maintaining a balanced dataset across many classes is challenging because the data are long-tailed in nature; it is even impossible when the sample-of-interest co-exists with each other in one collectable unit, e.g., multiple visual instances in one image. Therefore, long-tailed classification is the key to deep learning at scale. However, existing methods are mainly based on reweighting/re-sampling heuristics that lack a fundamental theory. In this paper, we establish a causal inference framework, which not only unravels the whys of previous methods, but also derives a new principled solution. Specifically, our theory shows that the SGD momentum is essentially a confounder in long-tailed classification. On one hand, it has a harmful causal effect that misleads the tail prediction biased towards the head. On the other hand, its induced mediation also benefits the representation learning and head prediction. Our framework elegantly disentangles the paradoxical effects of the momentum, by pursuing the direct causal effect caused by an input sample. In particular, we use causal intervention in training, and counterfactual reasoning in inference, to remove the "bad" while keep the "good". We achieve new state-of-the-arts on three long-tailed visual recognition benchmarks 1 : Long-tailed CIFAR-10/-100, ImageNet-LT for image classification and LVIS for instance segmentation.

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。

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。

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.

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。

许多现实世界的识别问题都有不平衡或长尾标签的分布。这些分布使表示形式学习更具挑战性，因为对尾巴类别的概括有限。如果测试分布与训练分布有所不同，例如统一与长尾，需要解决分配转移的问题。为此，最近的作品通过贝叶斯定理的启发，使用边缘修改扩展了SoftMax跨凝结。在本文中，我们通过专家的平衡产品（Balpoe）概括了几种方法，该方法结合了一个具有不同测试时间目标分布的模型家庭，以解决数据中的不平衡。拟议的专家在一个阶段进行培训，无论是共同还是独立的，并无缝融合到Balpoe中。我们表明，Balpoe是Fisher的一致性，可以最大程度地减少均衡误差并执行广泛的实验以验证我们的方法的有效性。最后，我们研究了在这种情况下混合的效果，发现正则化是学习校准专家的关键要素。我们的实验表明，正则化的BALPOE在测试准确性和校准指标上的表现非常出色，从而导致CIFAR-100-LT，Imagenet-LT和Inaturalist-2018数据集的最新结果。该代码将在纸质接受后公开提供。

与其他类别（称为少数族裔或尾巴类）相比，很少的类或类别（称为多数或头等类别的类别）具有更高的数据样本数量，在现实世界中，长尾数据集经常遇到。在此类数据集上培训深层神经网络会给质量级别带来偏见。到目前为止，研究人员提出了多种加权损失和数据重新采样技术，以减少偏见。但是，大多数此类技术都认为，尾巴类始终是最难学习的类，因此需要更多的重量或注意力。在这里，我们认为该假设可能并不总是成立的。因此，我们提出了一种新颖的方法，可以在模型的训练阶段动态测量每个类别的瞬时难度。此外，我们使用每个班级的难度度量来设计一种新型的加权损失技术，称为“基于阶级难度的加权（CDB-W）损失”和一种新型的数据采样技术，称为“基于类别难度的采样）（CDB-S ）'。为了验证CDB方法的广泛可用性，我们对多个任务进行了广泛的实验，例如图像分类，对象检测，实例分割和视频操作分类。结果验证了CDB-W损失和CDB-S可以在许多类似于现实世界中用例的类别不平衡数据集（例如Imagenet-LT，LVIS和EGTEA）上实现最先进的结果。

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。

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。

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.

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。

常规的去命名方法依赖于所有样品都是独立且分布相同的假设，因此最终的分类器虽然受到噪声的干扰，但仍然可以轻松地将噪声识别为训练分布的异常值。但是，在不可避免地长尾巴的大规模数据中，该假设是不现实的。这种不平衡的训练数据使分类器对尾巴类别的歧视性较小，而尾巴类别的差异化现在变成了“硬”的噪声 - 它们几乎与干净的尾巴样品一样离群值。我们将这一新挑战介绍为嘈杂的长尾分类（NLT）。毫不奇怪，我们发现大多数拖延方法无法识别出硬噪声，从而导致三个提出的NLT基准测试的性能大幅下降：Imagenet-NLT，Animal10-NLT和Food101-NLT。为此，我们设计了一个迭代嘈杂的学习框架，称为“难以容易”（H2E）。我们的引导理念是首先学习一个分类器作为噪声标识符不变的类和上下文分布变化，从而将“硬”噪声减少到“ Easy”的噪声，其删除进一步改善了不变性。实验结果表明，我们的H2E胜过最先进的方法及其在长尾设置上的消融，同时在传统平衡设置上保持稳定的性能。数据集和代码可从https://github.com/yxymessi/h2e-framework获得

现有的长尾分类（LT）方法仅着眼于解决阶级的失衡，即头部类别的样本多于尾巴类，但忽略了属性的不平衡。实际上，即使班级平衡，由于各种属性，每个类中的样本仍然可能会长时间尾。请注意，后者在根本上比前者更加普遍和具有挑战性，因为属性不仅是大多数数据集的隐含，而且在组合上也具有复杂性，因此平衡的昂贵。因此，我们引入了一个新的研究问题：广义的长尾分类（GLT），共同考虑两种失衡。通过“广义”，我们的意思是，GLT方法自然应该解决传统的LT，但反之亦然。毫不奇怪，我们发现大多数class LT方法在我们提出的两个基准中退化：Imagenet-GLT和Mscoco-GLT。我们认为这是因为他们过分强调了班级分布的调整，同时忽略了学习属性不变的功能。为此，我们提出了一种不变特征学习（IFL）方法，作为GLT的第一个强基线。 IFL首先从不完美的预测中发现具有不同类内分布的环境，然后在其中学习不变的功能。有希望的是，作为改进的功能主链，IFL提高了所有LT阵容：一个/两阶段的重新平衡，增强和合奏。代码和基准可在GitHub上获得：https：//github.com/kaihuatang/generalized-long-tailed-benchmarks.pytorch

The real-world data tends to be heavily imbalanced and severely skew the data-driven deep neural networks, which makes Long-Tailed Recognition (LTR) a massive challenging task. Existing LTR methods seldom train Vision Transformers (ViTs) with Long-Tailed (LT) data, while the off-the-shelf pretrain weight of ViTs always leads to unfair comparisons. In this paper, we systematically investigate the ViTs' performance in LTR and propose LiVT to train ViTs from scratch only with LT data. With the observation that ViTs suffer more severe LTR problems, we conduct Masked Generative Pretraining (MGP) to learn generalized features. With ample and solid evidence, we show that MGP is more robust than supervised manners. In addition, Binary Cross Entropy (BCE) loss, which shows conspicuous performance with ViTs, encounters predicaments in LTR. We further propose the balanced BCE to ameliorate it with strong theoretical groundings. Specially, we derive the unbiased extension of Sigmoid and compensate extra logit margins to deploy it. Our Bal-BCE contributes to the quick convergence of ViTs in just a few epochs. Extensive experiments demonstrate that with MGP and Bal-BCE, LiVT successfully trains ViTs well without any additional data and outperforms comparable state-of-the-art methods significantly, e.g., our ViT-B achieves 81.0% Top-1 accuracy in iNaturalist 2018 without bells and whistles. Code is available at https://github.com/XuZhengzhuo/LiVT.

部分标签学习（PLL）是一项奇特的弱监督学习任务，其中训练样本通常与一组候选标签而不是单个地面真理相关联。尽管在该域中提出了各种标签歧义方法，但他们通常假设在许多现实世界应用中可能不存在类平衡的方案。从经验上讲，我们在面对长尾分布和部分标记的组合挑战时观察到了先前方法的退化性能。在这项工作中，我们首先确定先前工作失败的主要原因。随后，我们提出了一种新型的基于最佳运输的框架太阳能，它允许完善被歧义的标签，以匹配边缘级别的先验分布。太阳能还结合了一种新的系统机制，用于估计PLL设置下的长尾类先验分布。通过广泛的实验，与先前的最先进的PLL方法相比，太阳能在标准化基准方面表现出基本优势。代码和数据可在以下网址获得：https：//github.com/hbzju/solar。

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。

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。

现实世界数据普遍面对严重的类别 - 不平衡问题，并且展示了长尾分布，即，大多数标签与有限的情况有关。由此类数据集监督的NA \“IVE模型更愿意占主导地位标签，遇到严重的普遍化挑战并变得不佳。我们从先前的角度提出了两种新的方法，以减轻这种困境。首先，我们推导了一个以平衡为导向的数据增强命名均匀的混合物（Unimix）促进长尾情景中的混合，采用先进的混合因子和采样器，支持少数民族。第二，受贝叶斯理论的动机，我们弄清了贝叶斯偏见（北美），是由此引起的固有偏见先前的不一致，并将其补偿为对标准交叉熵损失的修改。我们进一步证明了所提出的方法理论上和经验地确保分类校准。广泛的实验验证我们的策略是否有助于更好校准的模型，以及他们的策略组合在CIFAR-LT，ImageNet-LT和Inattations 2018上实现最先进的性能。

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.