We address the problem of few-shot classification where the goal is to learn a classifier from a limited set of samples. While data-driven learning is shown to be effective in various applications, learning from less data still remains challenging. To address this challenge, existing approaches consider various data augmentation techniques for increasing the number of training samples. Pseudo-labeling is commonly used in a few-shot setup, where approximate labels are estimated for a large set of unlabeled images. We propose DiffAlign which focuses on generating images from class labels. Specifically, we leverage the recent success of the generative models (e.g., DALL-E and diffusion models) that can generate realistic images from texts. However, naive learning on synthetic images is not adequate due to the domain gap between real and synthetic images. Thus, we employ a maximum mean discrepancy (MMD) loss to align the synthetic images to the real images minimizing the domain gap. We evaluate our method on the standard few-shot classification benchmarks: CIFAR-FS, FC100, miniImageNet, tieredImageNet and a cross-domain few-shot classification benchmark: miniImageNet to CUB. The proposed approach significantly outperforms the stateof-the-art in both 5-shot and 1-shot setups on these benchmarks. Our approach is also shown to be effective in the zero-shot classification setup
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少量分类需要调整从大型注释的基础数据集中学到的知识来识别新颖的看不见的类,每个类别由少数标记的示例表示。在这样的场景中,预先绘制大容量在大型数据集上的网络,然后在少数示例下向少量抵消导致严重的过度拟合。同时,在从大型标记数据集中学到的“冷冻”特征的顶部培训一个简单的线性分类器无法使模型调整到新型类的属性,有效地诱导底部。在本文中,我们向这两种流行的策略提出了一种替代方法。首先,我们的方法使用在新颖类上培训的线性分类器来伪标签整个大型数据集。这有效地“幻觉”在大型数据集中的新型类别,尽管基本数据库中未存在的新类别(新颖和基类是不相交的)。然后,除了在新型数据集上的标准交叉熵损失之外,它将在伪标记的基础示例上具有蒸馏损失的整个模型。这一步骤有效地训练了网络,识别对新型类别识别的上下文和外观提示,而是使用整个大规模基础数据集,从而克服了几次拍摄学习的固有数据稀缺问题。尽管这种方法的简单性,但我们表明我们的方法在四个成熟的少量分类基准上表现出最先进的。
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大多数现有的工作在几次学习中,依赖于Meta-Learning网络在大型基础数据集上,该网络通常是与目标数据集相同的域。我们解决了跨域几秒钟的问题,其中基础和目标域之间存在大移位。与未标记的目标数据的跨域几秒识别问题在很大程度上在文献中毫无根据。启动是使用自我训练解决此问题的第一个方法。但是,它使用固定的老师在标记的基础数据集上返回,以为未标记的目标样本创建软标签。由于基本数据集和未标记的数据集来自不同的域,因此将基本数据集的类域中的目标图像投影,具有固定的预制模型可能是子最优的。我们提出了一种简单的动态蒸馏基方法,以方便来自新颖/基础数据集的未标记图像。我们通过从教师网络中的未标记图像的未标记版本的预测计算并将其与来自学生网络相同的相同图像的强大版本匹配来施加一致性正常化。教师网络的参数被更新为学生网络参数的指数移动平均值。我们表明所提出的网络了解可以轻松适应目标域的表示,即使它尚未在预先预测阶段的目标专用类别训练。我们的车型优于当前最先进的方法,在BSCD-FSL基准中的5次分类,3.6%的3.6%,并在传统的域名几枪学习任务中显示出竞争性能。
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很少拍摄的学习解决了学习如何解决不仅仅是有限的监督而且有限的数据的挑战。有吸引力的解决方案是合成数据生成。然而,大多数此类方法过于复杂,专注于输入空间中的高质量现实数据。目前尚不清楚是否将它们适应少次拍摄的制度并使用它们在分类的下游任务中是正确的方法。以前关于综合数据生成的工作,用于几次分类专注于利用复杂模型,例如,具有多个常规方或网络的Wasserstein GaN,可从新颖的课程中传输潜在的分集。我们遵循不同的方法,并调查如何有效地使用简单和简单的合成数据生成方法。我们提出了两个贡献,即我们表明:(1)使用简单的损失函数足以训练几次拍摄设置中的一个特征生成器; (2)学习生成张量特征而不是矢量特征是优越的。在MiniimAgenet,Cub和CiFar-FS数据集上的广泛实验表明,我们的方法设置了新的最新状态,优于更复杂的少量数据增强方法。源代码可以在https://github.com/michalislazarou/tfh_fewshot找到。
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The focus of recent meta-learning research has been on the development of learning algorithms that can quickly adapt to test time tasks with limited data and low computational cost. Few-shot learning is widely used as one of the standard benchmarks in meta-learning. In this work, we show that a simple baseline: learning a supervised or selfsupervised representation on the meta-training set, followed by training a linear classifier on top of this representation, outperforms state-of-the-art few-shot learning methods. An additional boost can be achieved through the use of selfdistillation. This demonstrates that using a good learned embedding model can be more effective than sophisticated meta-learning algorithms. We believe that our findings motivate a rethinking of few-shot image classification benchmarks and the associated role of meta-learning algorithms.
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在过去的几年里,几年枪支学习(FSL)引起了极大的关注,以最大限度地减少标有标记的训练示例的依赖。FSL中固有的困难是处理每个课程的培训样本太少的含糊不清的歧义。为了在FSL中解决这一基本挑战,我们的目标是培训可以利用关于新颖类别的先前语义知识来引导分类器合成过程的元学习模型。特别是,我们提出了语义调节的特征注意力和样本注意机制,估计表示尺寸和培训实例的重要性。我们还研究了FSL的样本噪声问题,以便在更现实和不完美的环境中利用Meta-Meverys。我们的实验结果展示了所提出的语义FSL模型的有效性,而没有样品噪声。
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Recent large-scale image generation models such as Stable Diffusion have exhibited an impressive ability to generate fairly realistic images starting from a very simple text prompt. Could such models render real images obsolete for training image prediction models? In this paper, we answer part of this provocative question by questioning the need for real images when training models for ImageNet classification. More precisely, provided only with the class names that have been used to build the dataset, we explore the ability of Stable Diffusion to generate synthetic clones of ImageNet and measure how useful they are for training classification models from scratch. We show that with minimal and class-agnostic prompt engineering those ImageNet clones we denote as ImageNet-SD are able to close a large part of the gap between models produced by synthetic images and models trained with real images for the several standard classification benchmarks that we consider in this study. More importantly, we show that models trained on synthetic images exhibit strong generalization properties and perform on par with models trained on real data.
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很少有射击学习(FSL)旨在使用有限标记的示例生成分类器。许多现有的作品采用了元学习方法,构建了一些可以从几个示例中学习以生成分类器的学习者。通常,几次学习者是通过依次对多个几次射击任务进行采样并优化几杆学习者在为这些任务生成分类器时的性能来构建或进行元训练的。性能是通过结果分类器对这些任务的测试(即查询)示例进行分类的程度来衡量的。在本文中,我们指出了这种方法的两个潜在弱点。首先,采样的查询示例可能无法提供足够的监督来进行元训练少数学习者。其次,元学习的有效性随着射击数量的增加而急剧下降。为了解决这些问题,我们为少数学习者提出了一个新颖的元训练目标,这是为了鼓励少数学习者生成像强大分类器一样执行的分类器。具体而言,我们将每个采样的几个弹药任务与强大的分类器相关联,该分类器接受了充分的标记示例。强大的分类器可以看作是目标分类器,我们希望在几乎没有示例的情况下生成的几个学习者,我们使用强大的分类器来监督少数射击学习者。我们提出了一种构建强分类器的有效方法,使我们提出的目标成为现有基于元学习的FSL方法的易于插入的术语。我们与许多代表性的元学习方法相结合验证了我们的方法,Lastshot。在几个基准数据集中,我们的方法可导致各种任务的显着改进。更重要的是,通过我们的方法,基于元学习的FSL方法可以在不同数量的镜头上胜过基于非Meta学习的方法。
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零拍摄学习(ZSL)旨在将知识从看见课程转移到语义相关的看不见的看不见的类,这在训练期间不存在。 ZSL的有希望的策略是在语义侧信息中综合未经调节的视野类的视觉特征,并结合元学习,以消除模型对所看到的课程的固有偏差。虽然现有的元生成方法追求跨任务分布的共同模型,但我们的目标是构建适应任务特征的生成网络。为此,我们提出了一个属性调制的生成元模型,用于零射击学习(Amaz)。我们的模型包括属性感知调制网络,属性增强生成网络和属性加权分类器。给定看不见的类,调制网络通过应用特定任务的变换自适应地调制发电机,使得生成网络可以适应高度多样化的任务。加权分类器利用数据质量来增强培训过程,进一步提高模型性能。我们对四种广泛使用的基准测试的实证评估表明,Amaz优先效仿最先进的方法在ZSL和广义ZSL设置中,展示了我们方法的优越性。我们对零拍摄图像检索任务的实验表明了Amaz的合成描绘真实视觉特征的情况的能力。
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元学习已成为几乎没有图像分类的实用方法,在该方法中,“学习分类器的策略”是在标记的基础类别上进行元学习的,并且可以应用于具有新颖类的任务。我们删除了基类标签的要求,并通过无监督的元学习(UML)学习可通用的嵌入。具体而言,任务发作是在元训练过程中使用未标记的基本类别的数据增强构建的,并且我们将基于嵌入式的分类器应用于新的任务,并在元测试期间使用标记的少量示例。我们观察到两个元素在UML中扮演着重要角色,即进行样本任务和衡量实例之间的相似性的方法。因此,我们获得了具有两个简单修改的​​强基线 - 一个足够的采样策略,每情节有效地构建多个任务以及半分解的相似性。然后,我们利用来自两个方向的任务特征以获得进一步的改进。首先,合成的混淆实例被合并以帮助提取更多的判别嵌入。其次,我们利用额外的特定任务嵌入转换作为元训练期间的辅助组件,以促进预先适应的嵌入式的概括能力。几乎没有学习基准的实验证明,我们的方法比以前的UML方法优于先前的UML方法,并且比其监督变体获得了可比甚至更好的性能。
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很少有视觉识别是指从一些标记实例中识别新颖的视觉概念。通过将查询表示形式与类表征进行比较以预测查询实例的类别,许多少数射击的视觉识别方法采用了基于公制的元学习范式。但是,当前基于度量的方法通常平等地对待所有实例,因此通常会获得有偏见的类表示,考虑到并非所有实例在总结了类级表示的实例级表示时都同样重要。例如,某些实例可能包含无代表性的信息,例如过多的背景和无关概念的信息,这使结果偏差。为了解决上述问题,我们提出了一个新型的基于公制的元学习框架,称为实例自适应类别表示网络(ICRL-net),以进行几次视觉识别。具体而言,我们开发了一个自适应实例重新平衡网络,具有在生成班级表示,通过学习和分配自适应权重的不同实例中的自适应权重时,根据其在相应类的支持集中的相对意义来解决偏见的表示问题。此外,我们设计了改进的双线性实例表示,并结合了两个新型的结构损失,即,阶层内实例聚类损失和阶层间表示区分损失,以进一步调节实例重估过程并完善类表示。我们对四个通常采用的几个基准测试:Miniimagenet,Tieredimagenet,Cifar-FS和FC100数据集进行了广泛的实验。与最先进的方法相比,实验结果证明了我们的ICRL-NET的优势。
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利用深度学习的最新进展,文本到图像生成模型目前具有吸引公众关注的优点。其中两个模型Dall-E 2和Imagen已经证明,可以从图像的简单文本描述中生成高度逼真的图像。基于一种称为扩散模型的新型图像生成方法,文本对图像模型可以生产许多不同类型的高分辨率图像,其中人类想象力是唯一的极限。但是,这些模型需要大量的计算资源来训练,并处理从互联网收集的大量数据集。此外,代码库和模型均未发布。因此,它可以防止AI社区尝试这些尖端模型,从而使其结果复制变得复杂,即使不是不可能。在本文中,我们的目标是首先回顾这些模型使用的不同方法和技术,然后提出我们自己的文本模型模型实施。高度基于DALL-E 2,我们引入了一些轻微的修改,以应对所引起的高计算成本。因此,我们有机会进行实验,以了解这些模型的能力,尤其是在低资源制度中。特别是,我们提供了比Dall-e 2的作者(包括消融研究)更深入的分析。此外,扩散模型使用所谓的指导方法来帮助生成过程。我们引入了一种新的指导方法,该方法可以与其他指导方法一起使用,以提高图像质量。最后,我们的模型产生的图像质量相当好,而不必维持最先进的文本对图像模型的重大培训成本。
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Although significant progress has been made in few-shot learning, most of existing few-shot learning methods require supervised pre-training on a large amount of samples of base classes, which limits their generalization ability in real world application. Recently, large-scale self-supervised vision-language models (e.g., CLIP) have provided a new paradigm for transferable visual representation learning. However, the pre-trained VLPs may neglect detailed visual information that is difficult to describe by language sentences, but important for learning an effective classifier in few-shot classification. To address the above problem, we propose a new framework, named Semantic-guided Visual Adapting (SgVA), which can effectively extend vision-language pre-trained models to produce discriminative task-specific visual features by comprehensively using a vision-specific contrastive loss, a cross-modal contrastive loss, and an implicit knowledge distillation. The implicit knowledge distillation is designed to transfer the fine-grained cross-modal knowledge to guide the updating of the vision adapter. State-of-the-art results on 13 datasets demonstrate that the adapted visual features can well complement the cross-modal features to improve few-shot image classification.
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Evaluating and comparing text-to-image models is a challenging problem. Significant advances in the field have recently been made, piquing interest of various industrial sectors. As a consequence, a gold standard in the field should cover a variety of tasks and application contexts. In this paper a novel evaluation approach is experimented, on the basis of: (i) a curated data set, made by high-quality royalty-free image-text pairs, divided into ten categories; (ii) a quantitative metric, the CLIP-score, (iii) a human evaluation task to distinguish, for a given text, the real and the generated images. The proposed method has been applied to the most recent models, i.e., DALLE2, Latent Diffusion, Stable Diffusion, GLIDE and Craiyon. Early experimental results show that the accuracy of the human judgement is fully coherent with the CLIP-score. The dataset has been made available to the public.
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The power of Deep Neural Networks (DNNs) depends heavily on the training data quantity, quality and diversity. However, in many real scenarios, it is costly and time-consuming to collect and annotate large-scale data. This has severely hindered the application of DNNs. To address this challenge, we explore a new task of dataset expansion, which seeks to automatically create new labeled samples to expand a small dataset. To this end, we present a Guided Imagination Framework (GIF) that leverages the recently developed big generative models (e.g., DALL-E2) and reconstruction models (e.g., MAE) to "imagine" and create informative new data from seed data to expand small datasets. Specifically, GIF conducts imagination by optimizing the latent features of seed data in a semantically meaningful space, which are fed into the generative models to generate photo-realistic images with new contents. For guiding the imagination towards creating samples useful for model training, we exploit the zero-shot recognition ability of CLIP and introduce three criteria to encourage informative sample generation, i.e., prediction consistency, entropy maximization and diversity promotion. With these essential criteria as guidance, GIF works well for expanding datasets in different domains, leading to 29.9% accuracy gain on average over six natural image datasets, and 12.3% accuracy gain on average over three medical image datasets. The source code will be released: \url{https://github.com/Vanint/DatasetExpansion}.
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很少有射击学习(FSL)旨在通过利用基本数据集的先验知识来识别只有几个支持样本的新奇查询。在本文中,我们考虑了FSL中的域移位问题,并旨在解决支持集和查询集之间的域间隙。不同于以前考虑基础和新颖类之间的域移位的跨域FSL工作(CD-FSL),新问题称为跨域跨集FSL(CDSC-FSL),不仅需要很少的学习者适应新的领域,但也要在每个新颖类中的不同领域之间保持一致。为此,我们提出了一种新颖的方法,即Stabpa,学习原型紧凑和跨域对准表示,以便可以同时解决域的转移和很少的学习学习。我们对分别从域和办公室数据集构建的两个新的CDCS-FSL基准进行评估。值得注意的是,我们的方法的表现优于多个详细的基线,例如,在域内,将5-shot精度提高了6.0点。代码可从https://github.com/wentaochen0813/cdcs-fsl获得
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很少有图像分类是一个具有挑战性的问题,旨在仅基于少量培训图像来达到人类的识别水平。少数图像分类的一种主要解决方案是深度度量学习。这些方法是,通过将看不见的样本根据距离的距离进行分类,可在强大的深神经网络中学到的嵌入空间中看到的样品,可以避免以少数图像分类的少数训练图像过度拟合,并实现了最新的图像表现。在本文中,我们提供了对深度度量学习方法的最新审查,以进行2018年至2022年的少量图像分类,并根据度量学习的三个阶段将它们分为三组,即学习功能嵌入,学习课堂表示和学习距离措施。通过这种分类法,我们确定了他们面临的不同方法和问题的新颖性。我们通过讨论当前的挑战和未来趋势进行了少量图像分类的讨论。
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可控图像合成模型允许根据文本指令或来自示例图像的指导创建不同的图像。最近,已经显示出去噪扩散概率模型比现有方法产生更现实的图像,并且已在无条件和类条件设置中成功展示。我们探索细粒度,连续控制该模型类,并引入了一种新颖的统一框架,用于语义扩散指导,允许语言或图像指导,或两者。使用图像文本或图像匹配分数的梯度将指导注入预训练的无条件扩散模型中。我们探讨基于剪辑的文本指导,以及以统一形式的基于内容和类型的图像指导。我们的文本引导综合方法可以应用于没有相关文本注释的数据集。我们对FFHQ和LSUN数据集进行实验,并显示出细粒度的文本引导图像合成的结果,与样式或内容示例图像相关的图像的合成,以及具有文本和图像引导的示例。
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Contrastive Language-Image Pre-training (CLIP) has emerged as a simple yet effective way to train large-scale vision-language models. CLIP demonstrates impressive zero-shot classification and retrieval on diverse downstream tasks. However, to leverage its full potential, fine-tuning still appears to be necessary. Fine-tuning the entire CLIP model can be resource-intensive and unstable. Moreover, recent methods that aim to circumvent this need for fine-tuning still require access to images from the target distribution. In this paper, we pursue a different approach and explore the regime of training-free "name-only transfer" in which the only knowledge we possess about the downstream task comprises the names of downstream target categories. We propose a novel method, SuS-X, consisting of two key building blocks -- SuS and TIP-X, that requires neither intensive fine-tuning nor costly labelled data. SuS-X achieves state-of-the-art zero-shot classification results on 19 benchmark datasets. We further show the utility of TIP-X in the training-free few-shot setting, where we again achieve state-of-the-art results over strong training-free baselines. Code is available at https://github.com/vishaal27/SuS-X.
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从一个非常少数标记的样品中学习新颖的课程引起了机器学习区域的越来越高。最近关于基于元学习或转移学习的基于范例的研究表明,良好特征空间的获取信息可以是在几次拍摄任务上实现有利性能的有效解决方案。在本文中,我们提出了一种简单但有效的范式,该范式解耦了学习特征表示和分类器的任务,并且只能通过典型的传送学习培训策略从基类嵌入体系结构的特征。为了在每个类别内保持跨基地和新类别和辨别能力的泛化能力,我们提出了一种双路径特征学习方案,其有效地结合了与对比特征结构的结构相似性。以这种方式,内部级别对齐和级别的均匀性可以很好地平衡,并且导致性能提高。三个流行基准测试的实验表明,当与简单的基于原型的分类器结合起来时,我们的方法仍然可以在电感或转换推理设置中的标准和广义的几次射击问题达到有希望的结果。
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