增强对未标记目标数据的模型预测置信度是无监督域适应(UDA)的重要目标。在本文中,我们探讨了关于倒数第二个线性分类层的输入特征的对抗性训练。我们表明,这种策略比以前的作品所使用的对对抗性图像或中间特征的对抗训练更有效,并且与提高预测置信度的目的更加相关。此外,通过在域适应中通常使用激活归一化以减少域间隙,我们得出了两个变体,并系统地分析了归一化对对抗性训练的影响。这在理论上和通过对实际适应任务的经验分析都进行了说明。在标准设置和无源DATA设置下,对流行的UDA基准测试进行了广泛的实验。结果证明了我们的方法可以在以前的艺术中取得最佳分数。
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Active域适应(ADA)查询所选目标样本的标签,以帮助将模型从相关的源域调整为目标域。由于其有希望的表现,标签成本最少,因此最近引起了人们越来越多的关注。然而,现有的ADA方法尚未完全利用查询数据的局部环境,这对ADA很重要,尤其是当域间隙较大时。在本文中,我们提出了一个局部环境感知的活动域适应性(LADA)的新框架,该框架由两个关键模块组成。本地上下文感知的活动选择(LAS)模块选择其类概率预测与邻居不一致的目标样本。局部上下文感知模型适应(LMA)模块完善了具有查询样本及其扩展的邻居的模型,并由上下文保留损失正规化。广泛的实验表明,与现有的主动选择策略相比,LAS选择了更多的信息样本。此外,配备了LMA,整个LADA方法的表现优于各种基准测试的最先进的ADA解决方案。代码可在https://github.com/tsun/lada上找到。
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目标域中的标签放弃使无监督的域适应性(UDA)成为许多现实世界应用中的吸引力技术,尽管它也带来了巨大的挑战,因为没有标记目标数据,模型适应变得更加困难。在本文中,我们通过从目标领域的先验知识中寻求赔偿来解决这个问题,这在实践中通常(部分)可用于人类专业知识。这导致了一个新颖而实用的环境,除了训练数据外,还可以提供有关目标类别分布的一些先验知识。我们将该设置称为知识引导的无监督域适应性(KUDA)。特别是,我们考虑了有关目标域中类别分布的两种特定类型的先验知识:一个描述单个类概率的下层和上限的Unary Bound,以及描述了两个类概率之间关系的二进制关系。我们提出了一个使用此类先验知识来完善模型生成的伪标签的通用整流模块。该模块被配制为从先验知识和光滑的正常化程序中得出的零一编程问题。它可以很容易地插入基于自我训练的UDA方法中,我们将其与两种最先进的方法结合使用,即射击和用餐。四个基准测试的经验结果证实,整流模块显然改善了伪标签的质量,这反过来又受益于自我训练阶段。在先验知识的指导下,两种方法的性能都大大提高。我们希望我们的工作能够激发进一步的调查,以整合UDA的先验知识。代码可在https://github.com/tsun/kuda上找到。
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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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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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大多数现代无人监督域适应(UDA)方法源于域对齐,即,学习源和目标功能,使用源标签学习目标域分类器。在半监督域适应(SSDA)中,当学习者可以访问少量目标域标签时,先前的方法遵循UDA理论以使用域对齐进行学习。我们表明SSDA的情况是不同的,并且可以在不需要对齐的情况下学习良好的目标分类器。我们使用自我监督的预测(通过旋转预测)和一致性正则化来实现良好的分开的目标集群,同时在学习低误差目标分类器时。凭借我们预先推价和一致性(PAC)方法,我们在该半监控域适应任务上实现了最新的目标准确性,超过了多个数据集的多个对抗域对齐方法。 PAC,同时使用简单的技术,对DomainNet和Visda-17等大而挑战的SSDA基准进行了非常好的,通常通过相当的边距来表现最近的艺术状态。我们的实验代码可以在https://github.com/venkatesh-saligrama/pac找到
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半监督域适应(SSDA)是一种具有挑战性的问题,需要克服1)以朝向域的较差的数据和2)分布换档的方法。不幸的是,由于培训数据偏差朝标标样本训练,域适应(DA)和半监督学习(SSL)方法的简单组合通常无法解决这两个目的。在本文中,我们介绍了一种自适应结构学习方法,以规范SSL和DA的合作。灵感来自多视图学习,我们建议的框架由共享特征编码器网络和两个分类器网络组成,用于涉及矛盾的目的。其中,其中一个分类器被应用于组目标特征以提高级别的密度,扩大了鲁棒代表学习的分类集群的间隙。同时,其他分类器作为符号器,试图散射源功能以增强决策边界的平滑度。目标聚类和源扩展的迭代使目标特征成为相应源点的扩张边界内的封闭良好。对于跨域特征对齐和部分标记的数据学习的联合地址,我们应用最大平均差异(MMD)距离最小化和自培训(ST)将矛盾结构投影成共享视图以进行可靠的最终决定。对标准SSDA基准的实验结果包括Domainnet和Office-Home,展示了我们对最先进的方法的方法的准确性和稳健性。
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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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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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当部署和培训之间存在分配变化时,深层神经网络的性能恶化严重。域的概括(DG)旨在通过仅依靠一组源域来安全地传输模型以看不见目标域。尽管已经提出了各种DG方法,但最近的一项名为Domainbed的研究表明,其中大多数没有超过简单的经验风险最小化(ERM)。为此,我们提出了一个通用框架,该框架与现有的DG算法是正交的,并且可以始终如一地提高其性能。与以前的DG作品不同的是,在静态源模型上有希望成为通用的DG,我们提出的ADAODM会在测试时间适应不同目标域的源模型。具体而言,我们在共享域形式的特征提取器上创建多个域特异性分类器。特征提取器和分类器以对抗性方式进行了训练,其中特征提取器将输入样品嵌入到域不变的空间中,并且多个分类器捕获了每个分类器与特定源域有关的独特决策边界。在测试过程中,可以通过利用源分类器之间的预测分歧来有效地衡量目标和源域之间的分布差异。通过微调源模型以最大程度地减少测试时间的分歧,目标域特征与不变特征空间很好地对齐。我们验证了两种流行的DG方法,即ERM和Coral,以及四个DG基准,即VLCS,PACS,OfficeHome和TerrainCognita。结果表明,ADAODM稳定地提高了对看不见的域的概括能力,并实现了最先进的性能。
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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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半监督域的适应性(SSDA)旨在将从完全标记的源域学习的知识应用于几乎没有标记的目标域。在本文中,我们为SSDA提出了一个多级一致性学习(MCL)框架。具体而言,我们的MCL将目标域样本的不同视图的一致性定于三个级别:(i)在域间级别,我们使用基于原型的最佳传输方法来稳健,准确地对齐源和目标域,该方法利用了PROS和PROS和PROS域目标样本不同观点的缺点; (ii)在域内层面上,我们通过提出新颖的班级对比聚类损失来促进歧视性和紧凑的目标特征表示。 (iii)在样本级别,我们遵循标准实践,并通过进行基于一致性的自我训练来提高预测准确性。从经验上,我们验证了MCL框架对三个流行的SSDA基准的有效性,即Visda2017,域名和办公室家庭数据集,实验结果表明我们的MCL框架可以实现最新的性能。
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学习目标域中的未知样本(不存在于源类中)对于无监督域适应(UDA)相当重要。存在两个典型的UDA方案,即开放式和开放式集合,后者假定目标域中并非所有源类都显示在内。但是,大多数先前的方法都是为一个UDA场景而设计的,并且始终在其他UDA方案上表现差。此外,它们还需要在适应过程中标记的源数据,限制其在数据隐私敏感应用中的可用性。为了解决这些问题,本文提出了一种通用模型适应(UMAD)框架,其处理了UDA方案,而无需访问源数据,也不是关于域之间类别的类别的知识。具体而言,我们的目标是使用优雅设计的双头分类器来学习源模型,并将其提供给目标域。在适应期间,我们开发了一种信息丰富的一致性分数,以帮助区分从已知样品中的未知样本。为了在目标域中实现双边适应,我们进一步最大化了局部化的相互信息,以将已知的样本与源分类器对齐,并采用熵丢失,以便分别推动远离源分类边界的未知样本。开放式和开放式的UDA方案的实验表明,umad作为无需访问源数据的统一方法,展示与最先进的数据相关方法的可比性。
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最近的特征对比学习(FCL)在无监督的代表学习中表现出了有希望的表现。然而,对于近置表示学习,其中标记的数据和未标记数据属于相同的语义空间,FCL不能显示由于在优化期间不涉及类语义而无法占用的压倒性增益。因此,产生的特征不保证由来自标记数据中学到的类重量轻松归类,尽管它们是富有的信息。为了解决这个问题,我们在本文中提出了一种新颖的概率对比学习(PCL),这不仅产生了丰富的功能,而且还强制执行它们以分布在课堂上的原型。具体而言,我们建议在SoftMax之后使用输出概率来执行对比学习而不是FCL中提取的功能。显然,这种方法可以在优化期间利用类语义。此外,我们建议在传统的FCL中删除$ \ ell_ {2} $归一化,并直接使用$ \ ell_ {1} $ - 归一化对比学习的概率。我们提出的PCL简单有效。我们在三个近距离图像分类任务中进行广泛的实验,即无监督域适应,半监督学习和半监督域适应。多个数据集上的结果表明,我们的PCL可以一致地获得相当大的收益并实现所有三个任务的最先进的性能。
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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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We propose a novel unsupervised domain adaptation framework based on domain-specific batch normalization in deep neural networks. We aim to adapt to both domains by specializing batch normalization layers in convolutional neural networks while allowing them to share all other model parameters, which is realized by a twostage algorithm. In the first stage, we estimate pseudolabels for the examples in the target domain using an external unsupervised domain adaptation algorithm-for example, MSTN [27] or CPUA [14]-integrating the proposed domain-specific batch normalization. The second stage learns the final models using a multi-task classification loss for the source and target domains. Note that the two domains have separate batch normalization layers in both stages. Our framework can be easily incorporated into the domain adaptation techniques based on deep neural networks with batch normalization layers. We also present that our approach can be extended to the problem with multiple source domains. The proposed algorithm is evaluated on multiple benchmark datasets and achieves the state-of-theart accuracy in the standard setting and the multi-source domain adaption scenario.
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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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半监督域适应性(SSDA)中的主要挑战之一是标记源和目标样本数量之间的偏差比,导致该模型偏向源域。 SSDA中的最新作品表明,仅将标记的目标样品与源样本对齐可能导致目标域与源域的不完全域对齐。在我们的方法中,为了使两个域对齐,我们利用对比的损失,使用来自两个域的监督样本学习语义上有意义的域不可知特征空间。为了减轻偏斜标签比率引起的挑战,我们通过将其特征表示形式与来自源和目标域的标记样品的特征表示形式进行比较,为未标记的目标样本进行了伪造。此外,为了增加目标域的支持,在训练过程中,这些潜在的嘈杂的伪标签逐渐被逐渐注入标记的目标数据集中。具体而言,我们使用温度缩放的余弦相似性度量将软伪标签分配给未标记的目标样品。此外,我们计算每个未标记样品的软伪标签的指数移动平均值。这些伪标签逐渐注入或删除)(从)基于置信阈值(以补充源和目标分布的比对)(从)中(从)中。最后,我们在标记和伪标记的数据集上使用有监督的对比损失来对齐源和目标分布。使用我们提出的方法,我们在SSDA基准测试中展示了最先进的性能-Office-Home,Domainnet和Office-31。
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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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Deep learning has produced state-of-the-art results for a variety of tasks. While such approaches for supervised learning have performed well, they assume that training and testing data are drawn from the same distribution, which may not always be the case. As a complement to this challenge, single-source unsupervised domain adaptation can handle situations where a network is trained on labeled data from a source domain and unlabeled data from a related but different target domain with the goal of performing well at test-time on the target domain. Many single-source and typically homogeneous unsupervised deep domain adaptation approaches have thus been developed, combining the powerful, hierarchical representations from deep learning with domain adaptation to reduce reliance on potentially-costly target data labels. This survey will compare these approaches by examining alternative methods, the unique and common elements, results, and theoretical insights. We follow this with a look at application areas and open research directions.
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