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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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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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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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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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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几秒钟学习量为学习陈述和获取知识,使得可以通过受限和数据来解决新的任务。通过转换推断可以提高性能,其中整个测试集同时可用,并半监督学习,其中更具未标记的数据可用。专注于这两个设置,我们介绍了一种新的算法,利用标记和未标记的数据分发的歧管结构来预测伪标签,同时在课堂上平衡并使用有限容量分类器的损耗值分布来选择可清洁的标签,迭代地提高伪标签的质量。我们的解决方案在四个基准数据集,即MiniimAgenet,TieredimageNet,Cub和CiFar-FS上竞争或匹配最先进的结果,同时稳健地拥有特征空间预处理和可用数据的数量。可公开的源代码可以在https://github.com/michalislazarou/ilepc中找到。
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半监督的几次学习在于培训分类器以适应有限的标记数据和固定数量未标记的数据的新任务。已经开发了许多复杂的方法来解决该问题所包含的挑战。在本文中,我们提出了一种简单但相当有效的方法,可以从间接学习的角度预测未标记数据的准确伪标记,然后增强在几个拍摄分类任务中设置的极其标签受限的支持。我们的方法只能通过仅使用现成的操作来仅在几行代码中实现,但是它能够在四个基准数据集上超越最先进的方法。
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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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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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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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少量学习,特别是几秒钟的图像分类,近年来受到了越来越多的关注,并目睹了重大进展。最近的一些研究暗示表明,许多通用技术或“诀窍”,如数据增强,预训练,知识蒸馏和自我监督,可能大大提高了几次学习方法的性能。此外,不同的作品可以采用不同的软件平台,不同的训练计划,不同的骨干架构以及甚至不同的输入图像大小,使得公平的比较困难,从业者与再现性斗争。为了解决这些情况,通过在Pytorch中的同一单个代码库中重新实施17个最新的框架,提出了几次射门学习(Libfewshot)的全面图书馆。此外,基于libfewshot,我们提供多个基准数据集的全面评估,其中包含多个骨干架构,以评估不同培训技巧的常见缺陷和效果。此外,鉴于近期对必要性或未培训机制的必要性怀疑,我们的评估结果表明,特别是当与预训练相结合时,仍然需要这种机制。我们希望我们的工作不仅可以降低初学者的障碍,可以在几次学习上工作,而且还消除了非动力技巧的影响,促进了几枪学习的内在研究。源代码可从https://github.com/rl-vig/libfewshot获取。
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机器学习从业者通常可以访问数据的频谱:目标任务(通常是有限),未标记的数据和辅助数据的标记数据,用于其他任务的许多可用标记的数据集。我们描述了TAGLET,一个系统为学习技术,用于自动利用所有三种类型的数据并创建高质量的可服装分类器。 TAGLET的关键组件是:(1)根据知识图组织组织的辅助数据,(2)封装用于利用辅助和未标记数据的不同方法的模块,以及(3)将被整合模块组合成可用的蒸馏阶段模型。我们将TAGLETS与最先进的传输学习和半监督学习方法进行比较,四个图像分类任务。我们的研究涵盖了一系列设置,改变了标记数据的量和辅助数据的语义相关性到目标任务。我们发现,辅助和未标记数据的智能融合到多个学习技术使Taglet能够匹配 - 并且最常见的是这些替代方案。 Taglets可作为Github.com/batsresearch/taglet的开源系统使用。
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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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元学习方法旨在构建能够快速适应低数据制度的新任务的学习算法。这种算法的主要基准之一是几次学习问题。在本文中,我们调查了在培训期间采用多任务方法的标准元学习管道的修改。该提出的方法同时利用来自常见损​​失函数中的几个元训练任务的信息。每个任务在损耗功能中的影响由相应的重量控制。正确优化这些权重可能对整个模型的训练产生很大影响,并且可能会提高测试时间任务的质量。在这项工作中,我们提出并调查了使用同时扰动随机近似(SPSA)方法的方法的使用方法,用于元列车任务权重优化。我们还将提出的算法与基于梯度的方法进行了比较,发现随机近似表明了测试时间最大的质量增强。提出的多任务修改可以应用于使用元学习管道的几乎所有方法。在本文中,我们研究了这种修改对CiFar-FS,FC100,TieredimAgenet和MiniimAgenet几秒钟学习基准的原型网络和模型 - 不可知的元学习算法。在这些实验期间,多任务修改已经证明了对原始方法的改进。所提出的SPSA跟踪算法显示了对最先进的元学习方法具有竞争力的最大精度提升。我们的代码可在线获取。
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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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Despite the success that metric learning based approaches have achieved in few-shot learning, recent works reveal the ineffectiveness of their episodic training mode. In this paper, we point out two potential reasons for this problem: 1) the random episodic labels can only provide limited supervision information, while the relatedness information between the query and support samples is not fully exploited; 2) the meta-learner is usually constrained by the limited contextual information of the local episode. To overcome these problems, we propose a new Global Relatedness Decoupled-Distillation (GRDD) method using the global category knowledge and the Relatedness Decoupled-Distillation (RDD) strategy. Our GRDD learns new visual concepts quickly by imitating the habit of humans, i.e. learning from the deep knowledge distilled from the teacher. More specifically, we first train a global learner on the entire base subset using category labels as supervision to leverage the global context information of the categories. Then, the well-trained global learner is used to simulate the query-support relatedness in global dependencies. Finally, the distilled global query-support relatedness is explicitly used to train the meta-learner using the RDD strategy, with the goal of making the meta-learner more discriminative. The RDD strategy aims to decouple the dense query-support relatedness into the groups of sparse decoupled relatedness. Moreover, only the relatedness of a single support sample with other query samples is considered in each group. By distilling the sparse decoupled relatedness group by group, sharper relatedness can be effectively distilled to the meta-learner, thereby facilitating the learning of a discriminative meta-learner. We conduct extensive experiments on the miniImagenet and CIFAR-FS datasets, which show the state-of-the-art performance of our GRDD method.
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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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大多数元学习方法都假设存在于可用于基本知识的情节元学习的一组非常大的标记数据。这与更现实的持续学习范例形成对比,其中数据以包含不相交类的任务的形式逐步到达。在本文中,我们考虑了这个增量元学习(IML)的这个问题,其中类在离散任务中逐步呈现。我们提出了一种方法,我们调用了IML,我们称之为eCISODIC重播蒸馏(ERD),该方法将来自当前任务的类混合到当前任务中,当研究剧集时,来自先前任务的类别示例。然后将这些剧集用于知识蒸馏以最大限度地减少灾难性的遗忘。四个数据集的实验表明ERD超越了最先进的。特别是,在一次挑战的单次次数较挑战,长任务序列增量元学习场景中,我们将IML和联合训练与当前状态的3.5%/ 10.1%/ 13.4%之间的差距降低我们在Diered-ImageNet / Mini-ImageNet / CIFAR100上分别为2.6%/ 2.9%/ 5.0%。
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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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