嘈杂的标签通常在现实世界数据中找到,这导致深神经网络的性能下降。手动清洁数据是劳动密集型和耗时的。以前的研究主要侧重于加强对嘈杂标签的分类模型,而对嘈杂标签的深度度量学习(DML)的鲁棒性仍然较少。在本文中,通过提出与DML的内存(棱镜)方法提出基于概率排名的实例选择来弥合这一重要差异。棱镜计算清洁标签的概率,并滤除潜在的噪声样本。具体地,我们提出了一种新方法,即Von Mises-Fisher分配相似性(VMF-SIM),通过估计每个数据类的VON MISES-FISHER(VMF)分布来计算这种概率。与现有的平均相似性方法(AVGSIM)相比,除了平均相似度之外,VMF-SIM还考虑每个类的方差。通过这种设计,所提出的方法可以应对挑战的DML情况,其中大多数样本是嘈杂的。在合成和现实世界嘈杂的数据集中的广泛实验表明,拟议的方法在合理的培训时间内实现了高达@ 1的精度高达8.37%的精度@ 1。
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使用嘈杂的标签学习是一种用于图像分类的活跃研究区域。然而,研究了噪声标签对图像检索的影响。在这项工作中,我们提出了一种抗噪声的图像检索,名为基于教师的相互作用,T-SINT,它识别噪声交互,即。距离矩阵中的元素,通过使用基于教师的训练设置,在检索损失中选择正确的正面和负相互作用,这些培训设置有助于稳定性。结果,它始终如一地优于具有合成噪声和更现实的噪声的基准数据集的高噪声速率的最先进的方法。
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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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Recent methods for deep metric learning have been focusing on designing different contrastive loss functions between positive and negative pairs of samples so that the learned feature embedding is able to pull positive samples of the same class closer and push negative samples from different classes away from each other. In this work, we recognize that there is a significant semantic gap between features at the intermediate feature layer and class labels at the final output layer. To bridge this gap, we develop a contrastive Bayesian analysis to characterize and model the posterior probabilities of image labels conditioned by their features similarity in a contrastive learning setting. This contrastive Bayesian analysis leads to a new loss function for deep metric learning. To improve the generalization capability of the proposed method onto new classes, we further extend the contrastive Bayesian loss with a metric variance constraint. Our experimental results and ablation studies demonstrate that the proposed contrastive Bayesian metric learning method significantly improves the performance of deep metric learning in both supervised and pseudo-supervised scenarios, outperforming existing methods by a large margin.
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实用的现实世界数据集具有丰富的类别,为无监督的领域适应带来了新的挑战,例如小型阶层歧视性,仅依靠域不变性的现有方法不能很好地处理。在这项工作中,我们提出了MEMSAC,该MEMSAC利用了跨源和目标域的样本级别相似性​​,以实现判别性转移,以​​及扩展到大量类别的体系结构。为此,我们首先引入一种内存增强方法,以在标记的源和未标记的目标域实例之间有效提取成对的相似性关系,该实例适用于处理任意数量的类。接下来,我们建议和理论上证明对比损失的新型变体,以促进阶层内跨域样本之间的局部一致性,同时在类别之间执行分离,从而保留从源到目标的歧视性转移。我们验证了MEMSAC的优势,比以前的最先进的最先进的转移任务有了显着改进。我们还提供了深入的分析和对MEMSAC有效性的见解。
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Deep metric learning aims to learn an embedding space, where semantically similar samples are close together and dissimilar ones are repelled against. To explore more hard and informative training signals for augmentation and generalization, recent methods focus on generating synthetic samples to boost metric learning losses. However, these methods just use the deterministic and class-independent generations (e.g., simple linear interpolation), which only can cover the limited part of distribution spaces around original samples. They have overlooked the wide characteristic changes of different classes and can not model abundant intra-class variations for generations. Therefore, generated samples not only lack rich semantics within the certain class, but also might be noisy signals to disturb training. In this paper, we propose a novel intra-class adaptive augmentation (IAA) framework for deep metric learning. We reasonably estimate intra-class variations for every class and generate adaptive synthetic samples to support hard samples mining and boost metric learning losses. Further, for most datasets that have a few samples within the class, we propose the neighbor correction to revise the inaccurate estimations, according to our correlation discovery where similar classes generally have similar variation distributions. Extensive experiments on five benchmarks show our method significantly improves and outperforms the state-of-the-art methods on retrieval performances by 3%-6%. Our code is available at https://github.com/darkpromise98/IAA
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深度度量学习(DML)有助于学习嵌入功能,以将语义上的数据投射到附近的嵌入空间中,并在许多应用中起着至关重要的作用,例如图像检索和面部识别。但是,DML方法的性能通常很大程度上取决于采样方法,从训练中的嵌入空间中选择有效的数据。实际上,嵌入空间中的嵌入是通过一些深层模型获得的,其中嵌入空间通常由于缺乏训练点而在贫瘠的区域中,导致所谓的“缺失嵌入”问题。此问题可能会损害样品质量,从而导致DML性能退化。在这项工作中,我们研究了如何减轻“缺失”问题以提高采样质量并实现有效的DML。为此,我们提出了一个密集锚定的采样(DAS)方案,该方案将嵌入的数据点视为“锚”,并利用锚附近的嵌入空间来密集地生成无数据点的嵌入。具体而言,我们建议用判别性特征缩放(DFS)和多个锚点利用单个锚周围的嵌入空间,并具有记忆转换转换(MTS)。通过这种方式,通过有或没有数据点的嵌入方式,我们能够提供更多的嵌入以促进采样过程,从而提高DML的性能。我们的方法毫不费力地集成到现有的DML框架中,并在没有铃铛和哨声的情况下改进了它们。在三个基准数据集上进行的广泛实验证明了我们方法的优势。
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深度学习在大量大数据的帮助下取得了众多域中的显着成功。然而,由于许多真实情景中缺乏高质量标签,数据标签的质量是一个问题。由于嘈杂的标签严重降低了深度神经网络的泛化表现,从嘈杂的标签(强大的培训)学习是在现代深度学习应用中成为一项重要任务。在本调查中,我们首先从监督的学习角度描述了与标签噪声学习的问题。接下来,我们提供62项最先进的培训方法的全面审查,所有这些培训方法都按照其方法论差异分为五个群体,其次是用于评估其优越性的六种性质的系统比较。随后,我们对噪声速率估计进行深入分析,并总结了通常使用的评估方法,包括公共噪声数据集和评估度量。最后,我们提出了几个有前途的研究方向,可以作为未来研究的指导。所有内容将在https://github.com/songhwanjun/awesome-noisy-labels提供。
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Deep Neural Networks (DNNs) have been shown to be susceptible to memorization or overfitting in the presence of noisily-labelled data. For the problem of robust learning under such noisy data, several algorithms have been proposed. A prominent class of algorithms rely on sample selection strategies wherein, essentially, a fraction of samples with loss values below a certain threshold are selected for training. These algorithms are sensitive to such thresholds, and it is difficult to fix or learn these thresholds. Often, these algorithms also require information such as label noise rates which are typically unavailable in practice. In this paper, we propose an adaptive sample selection strategy that relies only on batch statistics of a given mini-batch to provide robustness against label noise. The algorithm does not have any additional hyperparameters for sample selection, does not need any information on noise rates and does not need access to separate data with clean labels. We empirically demonstrate the effectiveness of our algorithm on benchmark datasets.
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使用嘈杂标签(LNL)学习旨在设计策略来通过减轻模型过度适应嘈杂标签的影响来提高模型性能和概括。 LNL的主要成功在于从大量嘈杂数据中识别尽可能多的干净样品,同时纠正错误分配的嘈杂标签。最近的进步采用了单个样品的预测标签分布来执行噪声验证和嘈杂的标签校正,很容易产生确认偏差。为了减轻此问题,我们提出了邻里集体估计,其中通过将其与其功能空间最近的邻居进行对比,重新估计了候选样本的预测性可靠性。具体而言,我们的方法分为两个步骤:1)邻域集体噪声验证,将所有训练样品分为干净或嘈杂的子集,2)邻里集体标签校正到Relabel嘈杂样品,然后使用辅助技术来帮助进一步的模型优化。 。在四个常用基准数据集(即CIFAR-10,CIFAR-100,Clothing-1M和WebVision-1.0)上进行了广泛的实验,这表明我们提出的方法非常优于最先进的方法。
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深神经网络(DNN)的记忆效应在最近的标签噪声学习方法中起关键作用。为了利用这种效果,已经广泛采用了基于模型预测的方法,该方法旨在利用DNN在学习的早期阶段以纠正嘈杂标签的效果。但是,我们观察到该模型在标签预测期间会犯错误,从而导致性能不令人满意。相比之下,在学习早期阶段产生的特征表现出更好的鲁棒性。受到这一观察的启发,在本文中,我们提出了一种基于特征嵌入的新方法,用于用标签噪声,称为标签NoissiLution(Lend)。要具体而言,我们首先根据当前的嵌入式特征计算一个相似性矩阵,以捕获训练数据的局部结构。然后,附近标记的数据(\ textIt {i.e。},标签噪声稀释)使错误标记的数据携带的嘈杂的监督信号淹没了,其有效性是由特征嵌入的固有鲁棒性保证的。最后,带有稀释标签的培训数据进一步用于培训强大的分类器。从经验上讲,我们通过将我们的贷款与几种代表性的强大学习方法进行比较,对合成和现实世界嘈杂数据集进行了广泛的实验。结果验证了我们贷款的有效性。
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经过嘈杂标签训练的深层模型很容易在概括中过度拟合和挣扎。大多数现有的解决方案都是基于理想的假设,即标签噪声是类条件,即同一类的实例共享相同的噪声模型,并且独立于特征。在实践中,现实世界中的噪声模式通常更为细粒度作为实例依赖性,这构成了巨大的挑战,尤其是在阶层间失衡的情况下。在本文中,我们提出了一种两阶段的干净样品识别方法,以应对上述挑战。首先,我们采用类级特征聚类程序,以早期识别在班级预测中心附近的干净样品。值得注意的是,我们根据稀有类的预测熵来解决类不平衡问题。其次,对于接近地面真相类边界的其余清洁样品(通常与样品与实例有关的噪声混合),我们提出了一种基于一致性的新型分类方法,该方法使用两个分类器头的一致性来识别它们:一致性越高,样品清洁的可能性就越大。对几个具有挑战性的基准进行了广泛的实验,证明了我们的方法与最先进的方法相比。
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深度学习的最新进展依赖于大型标签的数据集来培训大容量模型。但是,以时间和成本效益的方式收集大型数据集通常会导致标签噪声。我们提出了一种从嘈杂的标签中学习的方法,该方法利用特征空间中的训练示例之间的相似性,鼓励每个示例的预测与其最近的邻居相似。与使用多个模型或不同阶段的训练算法相比,我们的方法采用了简单,附加的正规化项的形式。它可以被解释为经典的,偏置标签传播算法的归纳版本。我们在数据集上彻底评估我们的方法评估合成(CIFAR-10,CIFAR-100)和现实(迷你网络,网络vision,Clotsing1m,Mini-Imagenet-Red)噪声,并实现竞争性或最先进的精度,在所有人之间。
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标签噪声显着降低了应用中深度模型的泛化能力。有效的策略和方法,\ Texit {例如}重新加权或损失校正,旨在在训练神经网络时缓解标签噪声的负面影响。这些现有的工作通常依赖于预指定的架构并手动调整附加的超参数。在本文中,我们提出了翘曲的概率推断(WARPI),以便在元学习情景中自适应地整理分类网络的培训程序。与确定性模型相比,WARPI通过学习摊销元网络来制定为分层概率模型,这可以解决样本模糊性,因此对严格的标签噪声更加坚固。与直接生成损耗的重量值的现有近似加权功能不同,我们的元网络被学习以估计从登录和标签的输入来估计整流向量,这具有利用躺在它们中的足够信息的能力。这提供了纠正分类网络的学习过程的有效方法,证明了泛化能力的显着提高。此外,可以将整流载体建模为潜在变量并学习元网络,可以无缝地集成到分类网络的SGD优化中。我们在嘈杂的标签上评估了四个强大学习基准的Warpi,并在变体噪声类型下实现了新的最先进的。广泛的研究和分析还展示了我们模型的有效性。
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Deep Learning with noisy labels is a practically challenging problem in weakly supervised learning. The stateof-the-art approaches "Decoupling" and "Co-teaching+" claim that the "disagreement" strategy is crucial for alleviating the problem of learning with noisy labels. In this paper, we start from a different perspective and propose a robust learning paradigm called JoCoR, which aims to reduce the diversity of two networks during training. Specifically, we first use two networks to make predictions on the same mini-batch data and calculate a joint loss with Co-Regularization for each training example. Then we select small-loss examples to update the parameters of both two networks simultaneously. Trained by the joint loss, these two networks would be more and more similar due to the effect of Co-Regularization. Extensive experimental results on corrupted data from benchmark datasets including MNIST, CIFAR-10, CIFAR-100 and Clothing1M demonstrate that JoCoR is superior to many state-of-the-art approaches for learning with noisy labels.
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带有嘈杂标签的训练深神经网络(DNN)实际上是具有挑战性的,因为不准确的标签严重降低了DNN的概括能力。以前的努力倾向于通过识别带有粗糙的小损失标准来减轻嘈杂标签的干扰的嘈杂数据来处理统一的denoising流中的零件或完整数据,而忽略了嘈杂样本的困难是不同的,因此是刚性和统一的。数据选择管道无法很好地解决此问题。在本文中,我们首先提出了一种称为CREMA的粗到精细的稳健学习方法,以分裂和串扰的方式处理嘈杂的数据。在粗糙水平中,干净和嘈杂的集合首先从统计意义上就可信度分开。由于实际上不可能正确对所有嘈杂样本进行分类,因此我们通过对每个样本的可信度进行建模来进一步处理它们。具体而言,对于清洁集,我们故意设计了一种基于内存的调制方案,以动态调整每个样本在训练过程中的历史可信度顺序方面的贡献,从而减轻了错误地分组为清洁集中的嘈杂样本的效果。同时,对于分类为嘈杂集的样品,提出了选择性标签更新策略,以纠正嘈杂的标签,同时减轻校正错误的问题。广泛的实验是基于不同方式的基准,包括图像分类(CIFAR,Clothing1M等)和文本识别(IMDB),具有合成或自然语义噪声,表明CREMA的优势和普遍性。
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最近关于使用嘈杂标签的学习的研究通过利用小型干净数据集来显示出色的性能。特别是,基于模型不可知的元学习的标签校正方法进一步提高了性能,通过纠正了嘈杂的标签。但是,标签错误矫予没有保障措施,导致不可避免的性能下降。此外,每个训练步骤都需要至少三个背部传播,显着减慢训练速度。为了缓解这些问题,我们提出了一种强大而有效的方法,可以在飞行中学习标签转换矩阵。采用转换矩阵使分类器对所有校正样本持怀疑态度,这减轻了错误的错误问题。我们还介绍了一个双头架构,以便在单个反向传播中有效地估计标签转换矩阵,使得估计的矩阵紧密地遵循由标签校正引起的移位噪声分布。广泛的实验表明,我们的方法在训练效率方面表现出比现有方法相当或更好的准确性。
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嘈杂的标签损坏了深网络的性能。为了稳健的学习,突出的两级管道在消除可能的不正确标签和半监督培训之间交替。然而,丢弃观察到的标签的部分可能导致信息丢失,尤其是当腐败不是完全随机的时,例如依赖类或实例依赖。此外,从代表性两级方法Dividemix的训练动态,我们确定了确认偏置的统治:伪标签未能纠正相当大量的嘈杂标签,因此累积误差。为了充分利用观察到的标签和减轻错误的校正,我们提出了强大的标签翻新(鲁棒LR)-a新的混合方法,该方法集成了伪标签和置信度估计技术来翻新嘈杂的标签。我们表明我们的方法成功减轻了标签噪声和确认偏差的损害。结果,它跨数据集和噪声类型实现最先进的结果。例如,强大的LR在真实世界嘈杂的数据集网络VIVION上以前最好的绝对高度提高了4.5%的绝对顶级精度改进。
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为了训练强大的深神经网络(DNNS),我们系统地研究了几种目标修饰方法,其中包括输出正则化,自我和非自动标签校正(LC)。发现了三个关键问题:(1)自我LC是最吸引人的,因为它利用了自己的知识,不需要额外的模型。但是,在文献中,如何自动确定学习者的信任程度并没有很好地回答。 (2)一些方法会受到惩罚,而另一些方法奖励低渗透预测,促使我们询问哪一种更好。 (3)使用标准训练设置,当存在严重的噪音时,受过训练的网络的信心较低,因此很难利用其高渗透自我知识。为了解决问题(1),采取两个良好接受的命题 - 深度神经网络在拟合噪声和最小熵正则原理之前学习有意义的模式 - 我们提出了一种名为Proselflc的新颖的端到端方法,该方法是根据根据学习时间和熵。具体而言,给定数据点,如果对模型进行了足够的时间训练,并且预测的熵较低(置信度很高),则我们逐渐增加对预测标签分布的信任与其注释的信任。根据ProSelfLC的说法,对于(2),我们从经验上证明,最好重新定义有意义的低渗透状态并优化学习者对其进行优化。这是防御熵最小化的防御。为了解决该问题(3),我们在利用低温以纠正标签之前使用低温降低了自我知识的熵,因此修订后的标签重新定义了低渗透目标状态。我们通过在清洁和嘈杂的环境以及图像和蛋白质数据集中进行广泛的实验来证明ProSelfLC的有效性。此外,我们的源代码可在https://github.com/xinshaoamoswang/proselflc-at上获得。
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作为标签噪声,最受欢迎的分布变化之一,严重降低了深度神经网络的概括性能,具有嘈杂标签的强大训练正在成为现代深度学习中的重要任务。在本文中,我们提出了我们的框架,在子分类器(ALASCA)上创造了自适应标签平滑,该框架提供了具有理论保证和可忽略的其他计算的可靠特征提取器。首先,我们得出标签平滑(LS)会产生隐式Lipschitz正则化(LR)。此外,基于这些推导,我们将自适应LS(ALS)应用于子分类器架构上,以在中间层上的自适应LR的实际应用。我们对ALASCA进行了广泛的实验,并将其与以前的几个数据集上的噪声燃烧方法相结合,并显示我们的框架始终优于相应的基线。
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