域的概括(DG)旨在在一个或多个不同但相关的源域上学习一个模型,这些模型可以推广到看不见的目标域。现有的DG方法试图提示模型的概括能力的源域的多样性,同时他们可能必须引入辅助网络或达到计算成本。相反,这项工作应用了特征空间中的隐式语义增强来捕获源域的多样性。具体来说,包括距离度量学习(DML)的附加损失函数,以优化数据分布的局部几何形状。此外,采用跨熵损失的逻辑被无限增强作为DML损失的输入特征,以代替深度特征。我们还提供了理论分析,以表明逻辑可以近似于原始特征上定义的距离。此外,我们对方法背后的机制和理性进行了深入的分析,这使我们可以更好地了解为什么要代替特征的杠杆逻辑可以帮助域的概括。拟议的DML损失与隐式增强作用纳入了最近的DG方法中,即傅立叶增强联合老师框架(FACT)。同时,我们的方法也可以轻松地插入各种DG方法中。对三个基准测试(Digits-DG,PAC和办公室家庭)进行的广泛实验表明,该建议的方法能够实现最新的性能。
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主流最先进的域泛化算法倾向于优先考虑跨域语义不变性的假设。同时,固有的域内风格不变性通常被低估并放在架子上。在本文中,我们揭示了利用域内风格的不变性,在提高域泛化效率方面也具有关键重要性。我们验证了网络对域功能不变并在实例之间共享的内容至关重要,以便网络锐化其理解并提高其语义判别能力。相应地,我们还提出了一种新颖的“陪审团”机制,在域之间学习有用的语义特征共性特别有效。我们的完整型号称为Steam可以被解释为新颖的概率图形模型,该图形模型需要方便的两种内存库的方便结构:语义特征银行和风格的功能库。经验结果表明,我们的拟议框架通过清晰的边缘超越了最先进的方法。
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适应分布数据的数据是所有统计学习算法的元挑战,这些算法强烈依赖于I.I.D.假设。它导致不可避免的人工成本和在现实应用中的信心危机。为此,域的概括旨在从多个源域中的挖掘域 - 核定知识,这些知识可以推广到看不见的目标域。在本文中,通过利用图像的频域,我们独特地使用两个关键观察:(i)图像的高频信息描绘了对象边缘结构,该信息保留对象的高级语义信息自然是一致的跨不同域,(ii)低频组件保留对象平滑结构,而此信息易于域移动。在上述观察结果的激励下,我们引入(i)图像的高频和低频功能,(ii)一种信息交互机制,以确保两个部分的有用知识可以有效地合作,并且(iii)一种新型的数据增强技术,可在频域上起作用,以鼓励频率特征的稳健性。提出的方法在三个广泛使用的域概括基准(Digit-DG,Office-home和pac)上获得了最先进的性能。
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为了将训练有素的模型直接概括为看不见的目标域,域概括(DG)是一种新提出的学习范式,引起了很大的关注。以前的DG模型通常需要在训练过程中观察到的源域中的足够数量的带注释的样品。在本文中,我们放宽了有关完全注释的要求,并研究了半监督域的概括(SSDG),在训练过程中,只有一个源域与其他完全未标记的域一起完全注释。由于要解决观察到的源域之间的域间隙和预测看不见的目标域之间的挑战,我们提出了一个通过关节域吸引的标签和双分类器的新型深框架,以产生高质量的伪标记。具体来说,为了预测域移位下的准确伪标记,开发了一个域吸引的伪标记模块。此外,考虑到概括和伪标记之间的目标不一致:前者防止在所有源域上过度拟合,而后者可能过分适合未标记的源域,以高精度,我们采用双分类器来独立执行伪标记和域名,并在训练过程中执行伪造域通用化。 。当为未标记的源域生成准确的伪标记时,将域混合操作应用于标记和未标记域之间的新域,这对于提高模型的通用能力是有益的。公开可用的DG基准数据集的广泛结果显示了我们提出的SSDG方法的功效。
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通过在多个观察到的源极域上培训模型,域概括旨在概括到无需进一步培训的任意看不见的目标领域。现有的作品主要专注于学习域不变的功能,以提高泛化能力。然而,由于在训练期间不可用目标域,因此前面的方法不可避免地遭受源极域中的过度。为了解决这个问题,我们开发了一个有效的基于辍学的框架,可以扩大模型的注意力,这可以有效地减轻过度的问题。特别地,与典型的辍学方案不同,通常在固定层上进行丢失,首先,我们随机选择一层,然后我们随机选择其通道以进行丢弃。此外,我们利用进步方案增加训练期间辍学的比率,这可以逐步提高培训模型的难度,以增强模型的稳健性。此外,为了进一步缓解过度拟合问题的影响,我们利用了在图像级和特征级别的增强方案来产生强大的基线模型。我们对多个基准数据集进行广泛的实验,该数据集显示了我们的方法可以优于最先进的方法。
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In this paper, we investigate a challenging unsupervised domain adaptation setting -unsupervised model adaptation. We aim to explore how to rely only on unlabeled target data to improve performance of an existing source prediction model on the target domain, since labeled source data may not be available in some real-world scenarios due to data privacy issues. For this purpose, we propose a new framework, which is referred to as collaborative class conditional generative adversarial net to bypass the dependence on the source data. Specifically, the prediction model is to be improved through generated target-style data, which provides more accurate guidance for the generator. As a result, the generator and the prediction model can collaborate with each other without source data. Furthermore, due to the lack of supervision from source data, we propose a weight constraint that encourages similarity to the source model. A clustering-based regularization is also introduced to produce more discriminative features in the target domain. Compared to conventional domain adaptation methods, our model achieves superior performance on multiple adaptation tasks with only unlabeled target data, which verifies its effectiveness in this challenging setting.
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Though impressive success has been witnessed in computer vision, deep learning still suffers from the domain shift challenge when the target domain for testing and the source domain for training do not share an identical distribution. To address this, domain generalization approaches intend to extract domain invariant features that can lead to a more robust model. Hence, increasing the source domain diversity is a key component of domain generalization. Style augmentation takes advantage of instance-specific feature statistics containing informative style characteristics to synthetic novel domains. However, all previous works ignored the correlation between different feature channels or only limited the style augmentation through linear interpolation. In this work, we propose a novel augmentation method, called \textit{Correlated Style Uncertainty (CSU)}, to go beyond the linear interpolation of style statistic space while preserving the essential correlation information. We validate our method's effectiveness by extensive experiments on multiple cross-domain classification tasks, including widely used PACS, Office-Home, Camelyon17 datasets and the Duke-Market1501 instance retrieval task and obtained significant margin improvements over the state-of-the-art methods. The source code is available for public use.
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关于无监督域适应性(UDA)的大多数现有研究都认为每个域的训练样本都带有域标签(例如绘画,照片)。假定每个域中的样品都遵循相同的分布,并利用域标签通过特征对齐来学习域不变特征。但是,这样的假设通常并不成立 - 通常存在许多较细粒的领域(例如,已经开发出了数十种现代绘画样式,每种绘画样式与经典风格的范围都有很大不同)。因此,在每个人工定义和粗粒结构域之间强迫特征分布对齐可能是无效的。在本文中,我们从完全不同的角度解决了单源和多源UDA,即将每个实例视为一个良好的域。因此,跨域的特征对齐是冗余。相反,我们建议执行动态实例域的适应性(DIDA)。具体而言,开发了具有自适应卷积内核的动态神经网络,以生成实例自适应残差,以使域 - 无知的深度特征适应每个单独的实例。这使得共享分类器可以同时应用于源域数据,而无需依赖任何域注释。此外,我们没有施加复杂的特征对准损失,而是仅使用标记的源和伪标记为目标数据的跨透镜损失采用简单的半监督学习范式。我们的模型被称为DIDA-NET,可以在几种常用的单源和多源UDA数据集上实现最先进的性能,包括数字,办公室房屋,域名,域名,Digit-Five和PAC。
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大多数现有的多源域适配(MSDA)方法通过特征分布对准最小化多个源 - 目标域对之间的距离,从单个源设置借用的方法。但是,对于不同的源极域,对齐成对特征分布是具有挑战性的,甚至可以对MSDA进行反效率。在本文中,我们介绍了一种新颖的方法:可转让的属性学习。动机很简单:虽然不同的域可以具有急剧不同的视野,但它们包含相同的类类,其特征在一起相同的属性;因此,MSDA模型应该专注于学习目标域的最可转换的属性。采用这种方法,我们提出了域名关注一致性网络,称为DAC网。关键设计是一个特征通道注意模块,旨在识别可转移功能(属性)。重要的是,注意模块受到一致性损失的监督,这对源极和目标域之间的信道注意权重的分布施加。此外,为了促进对目标数据的鉴别特征学习,我们将伪标记与类紧凑性丢失相结合,以最小化目标特征和分类器的权重向量之间的距离。在三个MSDA基准测试中进行了广泛的实验表明,我们的DAC-NET在所有这些中实现了新的最新性能。
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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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虽然在许多域内生成并提供了大量的未标记数据,但对视觉数据的自动理解的需求高于以往任何时候。大多数现有机器学习模型通常依赖于大量标记的训练数据来实现高性能。不幸的是,在现实世界的应用中,不能满足这种要求。标签的数量有限,手动注释数据昂贵且耗时。通常需要将知识从现有标记域传输到新域。但是,模型性能因域之间的差异(域移位或数据集偏差)而劣化。为了克服注释的负担,域适应(DA)旨在在将知识从一个域转移到另一个类似但不同的域中时减轻域移位问题。无监督的DA(UDA)处理标记的源域和未标记的目标域。 UDA的主要目标是减少标记的源数据和未标记的目标数据之间的域差异,并在培训期间在两个域中学习域不变的表示。在本文中,我们首先定义UDA问题。其次,我们从传统方法和基于深度学习的方法中概述了不同类别的UDA的最先进的方法。最后,我们收集常用的基准数据集和UDA最先进方法的报告结果对视觉识别问题。
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在计算机视觉中,面对域转移是很常见的:具有相同类但采集条件不同的图像。在域适应性(DA)中,人们希望使用源标记的图像对未标记的目标图像进行分类。不幸的是,在源训练集中训练的深度神经网络在不属于训练领域的目标图像上表现不佳。改善这些性能的一种策略是使用最佳传输(OT)在嵌入式空间中对齐源和目标图像分布。但是,OT会导致负转移,即与不同标签的样品对齐,这导致过度拟合,尤其是在域之间存在标签移动的情况下。在这项工作中,我们通过将其解释为针对目标图像的嘈杂标签分配来减轻负相位。然后,我们通过适当的正则化来减轻其效果。我们建议将混合正则化\ citep {zhang2018mixup}与噪音标签强大的损失,以提高域的适应性性能。我们在一项广泛的消融研究中表明,这两种技术的结合对于提高性能至关重要。最后,我们在几个基准和现实世界DA问题上评估了称为\ textsc {mixunbot}的方法。
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在过去的几年中,深度学习取得了巨大的成功。但是,面对非IID情况,深度学习的表现可能会阻碍。域的概括(DG)使模型可以概括为看不见的测试分布,即学习域不变表示。在本文中,我们认为域不变的特征应起源于内部和相互侧面。内部不变性意味着可以通过单个域学习这些功能,并且该功能捕获了数据的内在语义,即在域内的属性,这是其他域的不可知论。相互不变性意味着可以通过多个域(跨域)学习这些特征,并且功能包含常见信息,即可转移的功能W.R.T.其他域。然后,我们为域不变特征探索提出了DIFEX。 DIFEX采用知识蒸馏框架来捕获高级傅立叶相,作为内部不变的特征,并将跨域相关对准作为相互不变的特征。我们进一步设计了探索损失,以增加功能多样性以更好地概括。对时间序列和视觉基准测试的广泛实验表明,所提出的DIFEX实现了最先进的性能。
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Domain Adaptation is an actively researched problem in Computer Vision. In this work, we propose an approach that leverages unsupervised data to bring the source and target distributions closer in a learned joint feature space. We accomplish this by inducing a symbiotic relationship between the learned embedding and a generative adversarial network. This is in contrast to methods which use the adversarial framework for realistic data generation and retraining deep models with such data. We demonstrate the strength and generality of our approach by performing experiments on three different tasks with varying levels of difficulty: (1) Digit classification (MNIST, SVHN and USPS datasets) (2) Object recognition using OFFICE dataset and (3) Domain adaptation from synthetic to real data. Our method achieves state-of-the art performance in most experimental settings and by far the only GAN-based method that has been shown to work well across different datasets such as OFFICE and DIGITS.
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Though convolutional neural networks (CNNs) have demonstrated remarkable ability in learning discriminative features, they often generalize poorly to unseen domains. Domain generalization aims to address this problem by learning from a set of source domains a model that is generalizable to any unseen domain. In this paper, a novel approach is proposed based on probabilistically mixing instancelevel feature statistics of training samples across source domains. Our method, termed MixStyle, is motivated by the observation that visual domain is closely related to image style (e.g., photo vs. sketch images). Such style information is captured by the bottom layers of a CNN where our proposed style-mixing takes place. Mixing styles of training instances results in novel domains being synthesized implicitly, which increase the domain diversity of the source domains, and hence the generalizability of the trained model. MixStyle fits into mini-batch training perfectly and is extremely easy to implement. The effectiveness of MixStyle is demonstrated on a wide range of tasks including category classification, instance retrieval and reinforcement learning.
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对分布(OOD)数据的概括是人类自然的能力,但对于机器而言挑战。这是因为大多数学习算法强烈依赖于i.i.d.〜对源/目标数据的假设,这在域转移导致的实践中通常会违反。域的概括(DG)旨在通过仅使用源数据进行模型学习来实现OOD的概括。在过去的十年中,DG的研究取得了长足的进步,导致了广泛的方法论,例如,基于域的一致性,元学习,数据增强或合奏学习的方法,仅举几例;还在各个应用领域进行了研究,包括计算机视觉,语音识别,自然语言处理,医学成像和强化学习。在本文中,首次提供了DG中的全面文献综述,以总结过去十年来的发展。具体而言,我们首先通过正式定义DG并将其与其他相关领域(如域适应和转移学习)联系起来来涵盖背景。然后,我们对现有方法和理论进行了彻底的审查。最后,我们通过有关未来研究方向的见解和讨论来总结这项调查。
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自我监督的学习(SSL)最近成为特征学习方法中的最爱。因此,它可以吸引域适应方法来考虑结合SSL。直觉是强制执行实例级别一致性,使得预测器在域中变得不变。但是,域适应制度中的大多数现有SSL方法通常被视为独立的辅助组件,使域自适应的签名无人看管。实际上,域间隙消失的最佳区域和SSL PERUSES的实例级别约束可能根本不一致。从这一点来看,我们向一个特定的范式的自我监督学习量身定制,用于域适应,即可转让的对比学习(TCL),这与SSL和所需的跨域转移性相一致地联系起来。我们发现对比学习本质上是一个合适的域适应候选者,因为它的实例不变性假设可以方便地促进由域适应任务青睐的跨域类级不变性。基于特定的记忆库结构和伪标签策略,TCL然后通过清洁和新的对比损失来惩罚源头和靶之间的跨域内域差异。免费午餐是由于纳入对比学习,TCL依赖于移动平均的关键编码器,自然地实现了用于目标数据的伪标签的暂停标签,这避免了无额外的成本。因此,TCL有效地减少了跨域间隙。通过对基准(Office-Home,Visda-2017,Diamet-Five,PACS和Domainnet)进行广泛的实验,用于单源和多源域适配任务,TCL已经证明了最先进的性能。
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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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机器学习系统通常假设训练和测试分布是相同的。为此,关键要求是开发可以概括到未经看不见的分布的模型。领域泛化(DG),即分销概括,近年来引起了越来越令人利益。域概括处理了一个具有挑战性的设置,其中给出了一个或几个不同但相关域,并且目标是学习可以概括到看不见的测试域的模型。多年来,域概括地区已经取得了巨大进展。本文提出了对该地区最近进步的首次审查。首先,我们提供了域泛化的正式定义,并讨论了几个相关领域。然后,我们彻底审查了与域泛化相关的理论,并仔细分析了泛化背后的理论。我们将最近的算法分为三个类:数据操作,表示学习和学习策略,并为每个类别详细介绍几种流行的算法。第三,我们介绍常用的数据集,应用程序和我们的开放源代码库进行公平评估。最后,我们总结了现有文学,并为未来提供了一些潜在的研究主题。
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