自我监督学习的最新进步降低了监督和无监督的代表学习之间的差距。然而,大多数自我监督和深度聚类技术严重依赖于数据增强,使它们无效,对于许多学习任务,域名知识存在不足以进行增强的学习任务。我们提出了一种新的域 - 无症集群的自蒸馏算法。我们的方法在现有的深度聚类框架上构建,不需要单独的学生模型。所提出的方法优于CIFAR-10上现有的现有域不可知(增强)算法。我们经验证明,知识蒸馏可以通过从模型中提取比单独使用预测的标签来改善来自模型的更丰富的“黑暗知识”来改善无监督的代表学习。初步实验还表明,自蒸馏改善了DeepCluster-V2的收敛性。
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尽管自我监督的表示学习(SSL)受到社区的广泛关注,但最近的研究认为,当模型大小降低时,其性能将遭受悬崖的下降。当前的方法主要依赖于对比度学习来训练网络,在这项工作中,我们提出了一种简单而有效的蒸馏对比学习(Disco),以大幅度减轻问题。具体而言,我们发现主流SSL方法获得的最终嵌入包含最富有成果的信息,并建议提炼最终的嵌入,以最大程度地将教师的知识传播到轻量级模型中,通过约束学生的最后嵌入与学生的最后嵌入,以使其与该模型保持一致。老师。此外,在实验中,我们发现存在一种被称为蒸馏瓶颈的现象,并存在以扩大嵌入尺寸以减轻此问题。我们的方法在部署过程中不会向轻型模型引入任何额外的参数。实验结果表明,我们的方法在所有轻型模型上都达到了最先进的作用。特别是,当使用RESNET-101/RESNET-50用作教师教授有效网络-B0时,Imagenet上有效网络B0的线性结果非常接近Resnet-101/Resnet-50,但是有效网络B0的参数数量仅为9.4 \%/16.3 \%Resnet-101/resnet-50。代码可从https:// github获得。 com/yuting-gao/disco-pytorch。
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尽管对视频表示学习的自我监督预先预测方法的突出成功,但在未标记的预测数据集很小或源任务(预先训练)中的未标记数据和目标任务中标记的数据(Fineetuning)之间的域差异。为了缓解这些问题,我们提出了一种新的方法来通过基于知识相似性蒸馏,Auxskd的辅助预押阶段补充自我监督预测,以便更好地推广,具有明显较少量的视频数据,例如,动力学-100而不是动力学-400。我们的方法通过捕获未标记的视频数据的段之间的相似信息,将其知识迭代地将其知识蒸发到学生模型。然后,学生模型通过利用此先验知识来解决借口任务。我们还介绍了一种新颖的借口任务,视频段速度预测或VSPP,这需要我们的模型来预测输入视频的随机选择段的播放速度,以提供更可靠的自我监督的表示。我们的实验结果表明,在K100上预先训练时,UCF101和HMDB51数据集的最先进结果卓越。此外,我们表明我们的辅助辅助辅助持久性辅助阶段作为最近的艺术的自我监督方法(例如VideOpace和Rspnet),可以在UCF101和HMDB51上提高结果。我们的代码即将发布。
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现有的少量学习(FSL)方法依赖于具有大型标记数据集的培训,从而阻止它们利用丰富的未标记数据。从信息理论的角度来看,我们提出了一种有效的无监督的FSL方法,并以自学意义进行学习表示。遵循信息原理,我们的方法通过捕获数据的内在结构来学习全面的表示。具体而言,我们以低偏置的MI估计量来最大化实例及其表示的相互信息(MI),以执行自我监督的预训练。我们的自我监督模型对所见类别的可区分特征的监督预训练没有针对可见的阶级的偏见,从而对看不见的类别进行了更好的概括。我们解释说,受监督的预训练和自我监督的预训练实际上正在最大化不同的MI目标。进一步进行了广泛的实验,以通过各种训练环境分析其FSL性能。令人惊讶的是,结果表明,在适当条件下,自我监管的预训练可以优于监督预训练。与最先进的FSL方法相比,我们的方法在没有基本类别的任何标签的情况下,在广泛使用的FSL基准上实现了可比的性能。
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长期以来,半监督学习(SSL)已被证明是一种有限的标签模型的有效技术。在现有的文献中,基于一致性的基于正则化的方法,这些方法迫使扰动样本具有类似的预测,而原始的样本则引起了极大的关注。但是,我们观察到,当标签变得极为有限时,例如,每个类别的2或3标签时,此类方法的性能会大大降低。我们的实证研究发现,主要问题在于语义信息在数据增强过程中的漂移。当提供足够的监督时,可以缓解问题。但是,如果几乎没有指导,错误的正则化将误导网络并破坏算法的性能。为了解决该问题,我们(1)提出了一种基于插值的方法来构建更可靠的正样品对; (2)设计一种新颖的对比损失,以指导学习网络的嵌入以在样品之间进行线性更改,从而通过扩大保证金决策边界来提高网络的歧视能力。由于未引入破坏性正则化,因此我们提出的算法的性能在很大程度上得到了改善。具体而言,所提出的算法的表现优于第二好算法(COMATT),而当CIFAR-10数据集中的每个类只有两个标签可用时,可以实现88.73%的分类精度,占5.3%。此外,我们通过通过我们提出的策略大大改善现有最新算法的性能,进一步证明了所提出的方法的普遍性。
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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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Convolutional neural networks have been widely deployed in various application scenarios. In order to extend the applications' boundaries to some accuracy-crucial domains, researchers have been investigating approaches to boost accuracy through either deeper or wider network structures, which brings with them the exponential increment of the computational and storage cost, delaying the responding time.In this paper, we propose a general training framework named self distillation, which notably enhances the performance (accuracy) of convolutional neural networks through shrinking the size of the network rather than aggrandizing it. Different from traditional knowledge distillation -a knowledge transformation methodology among networks, which forces student neural networks to approximate the softmax layer outputs of pre-trained teacher neural networks, the proposed self distillation framework distills knowledge within network itself. The networks are firstly divided into several sections. Then the knowledge in the deeper portion of the networks is squeezed into the shallow ones. Experiments further prove the generalization of the proposed self distillation framework: enhancement of accuracy at average level is 2.65%, varying from 0.61% in ResNeXt as minimum to 4.07% in VGG19 as maximum. In addition, it can also provide flexibility of depth-wise scalable inference on resource-limited edge devices. Our codes will be released on github soon.
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特征回归是将大型神经网络模型蒸馏到较小的功能回归。我们表明,随着网络架构的简单变化,回归可能会优于自我监督模型的知识蒸馏更复杂的最先进方法。令人惊讶的是,即使仅在蒸馏过程中仅使用并且在下游任务中丢弃时,将多层的Perceptron头部添加到CNN骨架上是有益的。因此,更深的非线性投影可以使用在不改变推理架构和时间的情况下准确地模仿老师。此外,我们利用独立的投影头来同时蒸馏多个教师网络。我们还发现,使用与教师和学生网络的输入相同的弱增强图像辅助蒸馏。Imagenet DataSet上的实验证明了各种自我监督蒸馏环境中提出的变化的功效。
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糖尿病性视网膜病变(DR)是发达国家工人衰老人群中失明的主要原因之一,这是由于糖尿病的副作用降低了视网膜的血液供应。深度神经网络已被广泛用于自动化系统中,以在眼底图像上进行DR分类。但是,这些模型需要大量带注释的图像。在医疗领域,专家的注释昂贵,乏味且耗时。结果,提供了有限数量的注释图像。本文提出了一种半监督的方法,该方法利用未标记的图像和标记的图像来训练一种检测糖尿病性视网膜病的模型。提出的方法通过自我监督的学习使用无监督的预告片,然后使用一小部分标记的图像和知识蒸馏来监督微调,以提高分类任务的性能。在Eyepacs测试和Messidor-2数据集中评估了此方法,仅使用2%的Eyepacs列车标记图像,分别使用0.94和0.89 AUC。
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神经网络可以从单个图像中了解视觉世界的内容是什么?虽然它显然不能包含存在的可能对象,场景和照明条件 - 在所有可能的256 ^(3x224x224)224尺寸的方形图像中,它仍然可以在自然图像之前提供强大的。为了分析这一假设,我们通过通过监控掠夺教师的知识蒸馏来制定一种训练神经网络的培训神经网络。有了这个,我们发现上述问题的答案是:“令人惊讶的是,很多”。在定量术语中,我们在CiFar-10/100上找到了94%/ 74%的前1个精度,在想象中,通过将这种方法扩展到音频,84%的语音组合。在广泛的分析中,我们解除了增强,源图像和网络架构的选择,以及在从未见过熊猫的网络中发现“熊猫神经元”。这项工作表明,一个图像可用于推断成千上万的对象类,并激励关于增强和图像的基本相互作用的更新的研究议程。
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深度学习的成功通常伴随着神经网络深度的增长。但是,传统培训方法仅在最后一层监督神经网络并逐层传播,这导致了优化中间层的困难。最近,已经提出了深层监督,以在深神经网络的中间层中添加辅助分类器。通过通过监督任务损失优化这些辅助分类器,可以将监督直接应用于浅层层。但是,深层监督与众所周知的观察结果冲突,即浅层学习低级特征,而不是任务偏向的高级语义特征。为了解决这个问题,本文提出了一个名为“对比深度监督”的新型培训框架,该框架通过基于增强的对比学习来监督中间层。具有11个模型的九个流行数据集的实验结果证明了其对监督学习,半监督学习和知识蒸馏中一般图像分类,细粒度的图像分类和对象检测的影响。代码已在Github发布。
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尽管他们最近取得了成功,但在测试时遇到分配变化时,深层神经网络仍会继续表现不佳。最近,许多提出的方法试图通过将模型与推理之前的新分布对齐来解决。由于没有可用的标签,因此需要无监督的目标才能使模型适应观察到的测试数据。在本文中,我们提出了测试时间自我训练(测试):一种技术,该技术在测试时以某些源数据和新的数据分配为输入,并使用学生教师框架来学习不变且强大的表示形式。 。我们发现使用测试适应的模型可以显着改善基线测试时间适应算法。测试可以实现现代领域适应算法的竞争性能,同时自适应时访问5-10倍的数据。我们对两项任务进行了各种基准:对象检测和图像分割,并发现该模型适用于测试。我们发现测试设置了用于测试时间域适应算法的新最新技术。
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知识蒸馏是将“知识”从大型模型(教师)转移到更紧凑的(学生)的过程,通常在模型压缩的背景下使用。当两个模型都具有相同的体系结构时,此过程称为自distillation。几项轶事表明,一个自灭的学生可以在持有的数据上胜过老师的表现。在这项工作中,我们系统地研究了许多设置。我们首先表明,即使有一个高度准确的老师,自我介绍也使学生在所有情况下都可以超越老师。其次,我们重新审视了(自我)蒸馏的现有理论解释,并确定矛盾的例子,揭示了这些解释的可能缺点。最后,我们通过损失景观几何形状的镜头为自我鉴定的动态提供了另一种解释。我们进行了广泛的实验,以表明自我验证会导致最小化的最小值,从而导致更好的概括。
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在深度学习研究中,自学学习(SSL)引起了极大的关注,引起了计算机视觉和遥感社区的兴趣。尽管计算机视觉取得了很大的成功,但SSL在地球观测领域的大部分潜力仍然锁定。在本文中,我们对在遥感的背景下为计算机视觉的SSL概念和最新发展提供了介绍,并回顾了SSL中的概念和最新发展。此外,我们在流行的遥感数据集上提供了现代SSL算法的初步基准,从而验证了SSL在遥感中的潜力,并提供了有关数据增强的扩展研究。最后,我们确定了SSL未来研究的有希望的方向的地球观察(SSL4EO),以铺平了两个领域的富有成效的相互作用。
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知识蒸馏通常涉及如何有效地定义和转移知识从教师到学生。尽管最近的自我监督的对比知识取得了最佳表现,但迫使网络学习此类知识可能会损害对原始班级识别任务的表示。因此,我们采用替代性的自我监督的增强任务来指导网络学习原始识别任务和自我监督的辅助任务的共同分布。它被证明是一种更丰富的知识,可以提高表示能力而不会失去正常的分类能力。此外,以前的方法仅在最终层之间传递概率知识是不完整的。我们建议将几个辅助分类器附加到层次中间特征图中,以生成多样化的自我监督知识,并执行一对一的转移以彻底教授学生网络。我们的方法显着超过了先前的SOTA SSKD,CIFAR-100的平均改善为2.56 \%,并且在广泛使用的网络对上的Imagenet上有0.77 \%的提高。代码可在https://github.com/winycg/hsakd上找到。
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当自我监督的模型已经显示出比在规模上未标记的数据训练的情况下的监督对方的可比视觉表现。然而,它们的功效在持续的学习(CL)场景中灾难性地减少,其中数据被顺序地向模型呈现给模型。在本文中,我们表明,通过添加将表示的当前状态映射到其过去状态,可以通过添加预测的网络来无缝地转换为CL的蒸馏机制。这使我们能够制定一个持续自我监督的视觉表示的框架,学习(i)显着提高了学习象征的质量,(ii)与若干最先进的自我监督目标兼容(III)几乎没有近似参数调整。我们通过在各种CL设置中培训六种受欢迎的自我监督模型来证明我们的方法的有效性。
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在本文中,我们通过利用包含来自其他不同但相关类别的图像的标记数据集将来自新类的未标记的图像与新类别分组从新类别分组到不同的语义分区的问题。这是一个比传统的半监督学习更现实和具有挑战性的。我们为这个问题提出了一个双分支学习框架,一个分支专注于本地部分级信息和专注于整体特征的另一个分支。将知识从标记的数据传输到未标记的,我们建议使用两个分支机构的双重排名统计信息来生成伪标签,用于培训未标记的数据。我们进一步介绍了一个相互知识蒸馏方法,以允许信息交流并鼓励两个分支机构之间的协议,以发现新类别,允许我们的模型享受全球和当地特征的好处。我们全面评估了我们在通用对象分类的公共基准上的方法,以及用于细粒度的视觉识别的更具挑战性的数据集,实现最先进的性能。
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Knowledge distillation aims at transferring knowledge acquired in one model (a teacher) to another model (a student) that is typically smaller. Previous approaches can be expressed as a form of training the student to mimic output activations of individual data examples represented by the teacher. We introduce a novel approach, dubbed relational knowledge distillation (RKD), that transfers mutual relations of data examples instead. For concrete realizations of RKD, we propose distance-wise and angle-wise distillation losses that penalize structural differences in relations. Experiments conducted on different tasks show that the proposed method improves educated student models with a significant margin. In particular for metric learning, it allows students to outperform their teachers' performance, achieving the state of the arts on standard benchmark datasets.
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Self-training is a competitive approach in domain adaptive segmentation, which trains the network with the pseudo labels on the target domain. However inevitably, the pseudo labels are noisy and the target features are dispersed due to the discrepancy between source and target domains. In this paper, we rely on representative prototypes, the feature centroids of classes, to address the two issues for unsupervised domain adaptation. In particular, we take one step further and exploit the feature distances from prototypes that provide richer information than mere prototypes. Specifically, we use it to estimate the likelihood of pseudo labels to facilitate online correction in the course of training. Meanwhile, we align the prototypical assignments based on relative feature distances for two different views of the same target, producing a more compact target feature space. Moreover, we find that distilling the already learned knowledge to a self-supervised pretrained model further boosts the performance. Our method shows tremendous performance advantage over state-of-the-art methods. We will make the code publicly available.
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