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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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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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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由顺序训练和元训练阶段组成的两阶段训练范式已广泛用于当前的几次学习(FSL)研究。这些方法中的许多方法都使用自我监督的学习和对比度学习来实现新的最新结果。但是,在FSL培训范式的两个阶段,对比度学习的潜力仍未得到充分利用。在本文中,我们提出了一个新颖的基于学习的框架,该框架将对比度学习无缝地整合到两个阶段中,以提高少量分类的性能。在预训练阶段,我们提出了特征向量与特征映射和特征映射与特征映射的形式的自我监督对比损失,该图形与特征映射使用全局和本地信息来学习良好的初始表示形式。在元训练阶段,我们提出了一种跨视图的情节训练机制,以对同一情节的两个不同视图进行最近的质心分类,并采用基于它们的距离尺度对比度损失。这两种策略迫使模型克服观点之间的偏见并促进表示形式的可转让性。在三个基准数据集上进行的广泛实验表明,我们的方法可以实现竞争成果。
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The task of Few-shot learning (FSL) aims to transfer the knowledge learned from base categories with sufficient labelled data to novel categories with scarce known information. It is currently an important research question and has great practical values in the real-world applications. Despite extensive previous efforts are made on few-shot learning tasks, we emphasize that most existing methods did not take into account the distributional shift caused by sample selection bias in the FSL scenario. Such a selection bias can induce spurious correlation between the semantic causal features, that are causally and semantically related to the class label, and the other non-causal features. Critically, the former ones should be invariant across changes in distributions, highly related to the classes of interest, and thus well generalizable to novel classes, while the latter ones are not stable to changes in the distribution. To resolve this problem, we propose a novel data augmentation strategy dubbed as PatchMix that can break this spurious dependency by replacing the patch-level information and supervision of the query images with random gallery images from different classes from the query ones. We theoretically show that such an augmentation mechanism, different from existing ones, is able to identify the causal features. To further make these features to be discriminative enough for classification, we propose Correlation-guided Reconstruction (CGR) and Hardness-Aware module for instance discrimination and easier discrimination between similar classes. Moreover, such a framework can be adapted to the unsupervised FSL scenario.
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Learning with limited data is a key challenge for visual recognition. Many few-shot learning methods address this challenge by learning an instance embedding function from seen classes and apply the function to instances from unseen classes with limited labels. This style of transfer learning is task-agnostic: the embedding function is not learned optimally discriminative with respect to the unseen classes, where discerning among them leads to the target task. In this paper, we propose a novel approach to adapt the instance embeddings to the target classification task with a set-to-set function, yielding embeddings that are task-specific and are discriminative. We empirically investigated various instantiations of such set-to-set functions and observed the Transformer is most effective -as it naturally satisfies key properties of our desired model. We denote this model as FEAT (few-shot embedding adaptation w/ Transformer) and validate it on both the standard few-shot classification benchmark and four extended few-shot learning settings with essential use cases, i.e., cross-domain, transductive, generalized few-shot learning, and low-shot learning. It archived consistent improvements over baseline models as well as previous methods, and established the new stateof-the-art results on two benchmarks.
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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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大多数现有的少量学习(FSL)方法都需要大量的元训练中标记数据,这是一个主要限制。为了减少标签的需求,已经为FSL提出了半监督的元训练设置,其中仅包括几个标记的样品和基础类别中的未标记样本数量。但是,此设置下的现有方法需要从未标记的集合中选择类吸引的样本选择,这违反了未标记集的假设。在本文中,我们提出了一个实用的半监督元训练环境,并使用真正的未标记数据。在新设置下,现有方法的性能显着下降。为了更好地利用标签和真正未标记的数据,我们提出了一个简单有效的元训练框架,称为基于元学习(PLML)的伪标记。首先,我们通过常见的半监督学习(SSL)训练分类器,并使用它来获取未标记数据的伪标记。然后,我们从标记和伪标记的数据中构建了几个射击任务,并在构造的任务上运行元学习以学习FSL模型。令人惊讶的是,通过在两个FSL数据集的广泛实验中,我们发现这个简单的元训练框架有效地防止了在有限的标记数据下FSL的性能降解。此外,从元培训中受益,提出的方法还改善了两种代表性SSL算法所学的分类器。
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我们解决了几次拍摄语义分割(FSS)的问题,该问题旨在通过一些带有一些注释的样本分段为目标图像中的新型类对象。尽管通过结合基于原型的公制学习来进行最近的进步,但由于其特征表示差,现有方法仍然显示出在极端内部对象变化和语义相似的类别对象下的有限性能。为了解决这个问题,我们提出了一种针对FSS任务定制的双重原型对比学习方法,以有效地捕获代表性的语义。主要思想是通过增加阶级距离来鼓励原型更差异,同时减少了原型特征空间中的课堂距离。为此,我们首先向类别特定的对比丢失丢失具有动态原型字典,该字典字典存储在训练期间的类感知原型,从而实现相同的类原型和不同的类原型是不同的。此外,我们通过压缩每集内语义类的特征分布来提高类别无话的对比损失,以提高未经看不见的类别的概念能力。我们表明,所提出的双重原型对比学习方法优于Pascal-5i和Coco-20i数据集的最先进的FSS方法。该代码可用于:https://github.com/kwonjunn01/dpcl1。
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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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少量分类旨在通过一些培训样本来调整小型课程的分类器。然而,训练数据的不足可能导致某个类中的特征分布偏差估计。为了缓解这个问题,我们通过探索新颖和基类之间的类别相关性,作为先前知识来展示一个简单而有效的功能整流方法。我们通过将特征映射到潜在的向量中明确地捕获这种相关性,其中匹配基类的数量的维度,将其视为在基类上的特征的对数概率。基于该潜伏向量,整流特征由解码器直接构建,我们预计在去除其他随机因素的同时保持与类别相关的信息,因此更接近其类心。此外,通过改变SoftMax中的温度值,我们可以重新平衡特征整流和重建以获得更好的性能。我们的方法是通用的,灵活的,不可知的任何特征提取器和分类器,容易嵌入到现有的FSL方法中。实验验证了我们的方法能够整流偏置功能,尤其是当特征远离班级质心时。拟议的方法一直在三种广泛使用的基准上获得相当大的性能收益,用不同的骨干和分类器评估。该代码将公开。
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Metric-based meta-learning is one of the de facto standards in few-shot learning. It composes of representation learning and metrics calculation designs. Previous works construct class representations in different ways, varying from mean output embedding to covariance and distributions. However, using embeddings in space lacks expressivity and cannot capture class information robustly, while statistical complex modeling poses difficulty to metric designs. In this work, we use tensor fields (``areas'') to model classes from the geometrical perspective for few-shot learning. We present a simple and effective method, dubbed hypersphere prototypes (HyperProto), where class information is represented by hyperspheres with dynamic sizes with two sets of learnable parameters: the hypersphere's center and the radius. Extending from points to areas, hyperspheres are much more expressive than embeddings. Moreover, it is more convenient to perform metric-based classification with hypersphere prototypes than statistical modeling, as we only need to calculate the distance from a data point to the surface of the hypersphere. Following this idea, we also develop two variants of prototypes under other measurements. Extensive experiments and analysis on few-shot learning tasks across NLP and CV and comparison with 20+ competitive baselines demonstrate the effectiveness of our approach.
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在这项工作中,我们建议使用分布式样本,即来自目标类别外部的未标记样本,以改善几乎没有记录的学习。具体而言,我们利用易于可用的分布样品来驱动分类器,以避免通过最大化原型到分布样品的距离,同时最大程度地减少分布样品的距离(即支持,查询数据),以避免使用分类器。。我们的方法易于实施,不可知论的是提取器,轻量级,而没有任何额外的预训练费用,并且适用于归纳和跨传输设置。对各种标准基准测试的广泛实验表明,所提出的方法始终提高具有不同架构的预审计网络的性能。
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零拍摄对象检测(ZSD),将传统检测模型扩展到检测来自Unseen类别的对象的任务,已成为计算机视觉中的新挑战。大多数现有方法通过严格的映射传输策略来解决ZSD任务,这可能导致次优ZSD结果:1)这些模型的学习过程忽略了可用的看不见的类信息,因此可以轻松地偏向所看到的类别; 2)原始视觉特征空间并不合适,缺乏歧视信息。为解决这些问题,我们开发了一种用于ZSD的新型语义引导的对比网络,命名为Contrastzsd,一种检测框架首先将对比学习机制带入零拍摄检测的领域。特别地,对比度包括两个语义导向的对比学学习子网,其分别与区域类别和区域区域对之间形成对比。成对对比度任务利用从地面真理标签和预定义的类相似性分布派生的附加监督信号。在那些明确的语义监督的指导下,模型可以了解更多关于看不见的类别的知识,以避免看到概念的偏见问题,同时优化视觉功能的数据结构,以更好地辨别更好的视觉语义对齐。广泛的实验是在ZSD,即Pascal VOC和MS Coco的两个流行基准上进行的。结果表明,我们的方法优于ZSD和广义ZSD任务的先前最先进的。
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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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上下文信息对于各种计算机视觉任务至关重要,以前的作品通常设计插件模块和结构损失,以有效地提取和汇总全局上下文。这些方法利用优质标签来优化模型,但忽略了精细训练的特征也是宝贵的训练资源,可以将优选的分布引入硬像素(即错误分类的像素)。受到无监督范式的对比学习的启发,我们以监督的方式应用了对比度损失,并重新设计了损失功能,以抛弃无监督学习的刻板印象(例如,积极和负面的不平衡,对锚定计算的混淆)。为此,我们提出了阳性阴性相等的对比损失(PNE损失),这增加了阳性嵌入对锚的潜在影响,并同时对待阳性和阴性样本对。 PNE损失可以直接插入现有的语义细分框架中,并以可忽视的额外计算成本导致出色的性能。我们利用许多经典的分割方法(例如,DeepLabv3,Ocrnet,Upernet)和骨干(例如Resnet,Hrnet,Swin Transformer)进行全面的实验,并在两个基准数据集(例如,例如,例如,,例如城市景观和可可固定)。我们的代码将公开
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很少有开放式识别旨在对可见类别的培训数据进行有限的培训数据进行分类和新颖的图像。这项任务的挑战是,该模型不仅需要学习判别性分类器,以用很少的培训数据对预定的类进行分类,而且还要拒绝从未见过的培训时间出现的未见类别的输入。在本文中,我们建议从两个新方面解决问题。首先,我们没有像在标准的封闭设置分类中那样学习看到类之间的决策边界,而是为看不见的类保留空间,因此位于这些区域中的图像被认为是看不见的类。其次,为了有效地学习此类决策边界,我们建议利用所见类的背景功能。由于这些背景区域没有显着促进近距离分类的决定,因此自然地将它们用作分类器学习的伪阶层。我们的广泛实验表明,我们提出的方法不仅要优于多个基线,而且还为三个流行的基准测试(即Tieredimagenet,Miniimagenet和Caltech-uscd Birds-birds-2011-2011(Cub))设定了新的最先进结果。
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Partial label learning (PLL) is an important problem that allows each training example to be labeled with a coarse candidate set, which well suits many real-world data annotation scenarios with label ambiguity. Despite the promise, the performance of PLL often lags behind the supervised counterpart. In this work, we bridge the gap by addressing two key research challenges in PLL -- representation learning and label disambiguation -- in one coherent framework. Specifically, our proposed framework PiCO consists of a contrastive learning module along with a novel class prototype-based label disambiguation algorithm. PiCO produces closely aligned representations for examples from the same classes and facilitates label disambiguation. Theoretically, we show that these two components are mutually beneficial, and can be rigorously justified from an expectation-maximization (EM) algorithm perspective. Moreover, we study a challenging yet practical noisy partial label learning setup, where the ground-truth may not be included in the candidate set. To remedy this problem, we present an extension PiCO+ that performs distance-based clean sample selection and learns robust classifiers by a semi-supervised contrastive learning algorithm. Extensive experiments demonstrate that our proposed methods significantly outperform the current state-of-the-art approaches in standard and noisy PLL tasks and even achieve comparable results to fully supervised learning.
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epiSodic学习是对几枪学习感兴趣的研究人员和从业者的流行练习。它包括在一系列学习问题(或剧集)中组织培训,每个人分为小型训练和验证子集,以模仿评估期间遇到的情况。但这总是必要吗?在本文中,我们调查了在集发作的级别使用非参数方法,例如最近邻居等方法的焦点学习的有用性。对于这些方法,我们不仅展示了广州学习的限制是如何不必要的,而是他们实际上导致利用培训批次的数据低效方式。我们通过匹配和原型网络进行广泛的消融实验,其中两个最流行的方法在集中的级别使用非参数方法。他们的“非焦化”对应物具有很大的更简单,具有较少的近似参数,并在多个镜头分类数据集中提高它们的性能。
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少量学习(FSL)旨在学习概括到具有有限培训样本的小型课程的模型。最近的作品将FSL推进一个场景,其中还提供了未标记的例子并提出半监督FSL方法。另一种方法还关心基类的性能,除了新颖的外,还建立了增量FSL方案。在本文中,我们在更现实但复杂的环境下概括了上述两个,通过半监督增量少量学习(S2 I-FSL)命名。为了解决任务,我们提出了一种包含两部分的新型范例:(1)一种精心设计的元训练算法,用于减轻由不可靠的伪标签和(2)模型适应机制来减轻基础和新颖类之间的模糊性,以学习歧视特征对于小说类,同时使用少数标记和所有未标记的数据保留基本知识。对标准FSL,半监控FSL,增量FSL的广泛实验,以及第一个构建的S2 I-FSL基准测试证明了我们提出的方法的有效性。
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