跨域很少的学习(CD-FSL)最近几乎没有目标样本在源和目标域之间存在极端差异,最近引起了极大的关注。对于CD-FSL,最近的研究通常开发了基于转移学习的方法,该方法预先培训了受欢迎的标记源域数据集的神经网络,然后将其传输到目标域数据。尽管标记的数据集可以为目标数据提供合适的初始参数,但源和目标之间的域差异可能会阻碍目标域上的微调。本文提出了一种简单而功能强大的方法,该方法在适应目标数据之前将源域上拟合的参数重新传递。重新运行重置源预训练模型的特定于源特异性参数,从而促进了目标域上的微调,从而改善了几乎没有射击性能。
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最近的几种少数学习算法中的大多数都是基于转移学习,其中模型是使用大量源数据进行预训练的,并且随后使用少量目标数据更新了预训练的模型。在基于转移的几次学习中,已经广泛研究了复杂的预训练方法,以进行通用和改进的表示。但是,几乎没有关于更新预训练模型以进行几次学习的研究。在本文中,我们比较了两种流行的更新方法,即微调(即更新整个网络)和线性探测(即仅更新线性分类器),考虑了源数据和目标数据之间的分布变化。我们发现,随着样品数量的增加,无论分布变化如何,微型调整都比线性探测更好。接下来,我们研究了对预训练模型进行微调时,数据增强的有效性和无效性。我们的基本分析表明,需要仔细考虑有关更新预训练模型的详细信息,才能获得更好的射击性能。
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基于元学习的现有方法通过从(源域)基础类别的培训任务中学到的元知识来预测(目标域)测试任务的新颖类标签。但是,由于范围内可能存在较大的域差异,大多数现有作品可能无法推广到新颖的类别。为了解决这个问题,我们提出了一种新颖的对抗特征增强(AFA)方法,以弥合域间隙,以几乎没有学习。该特征增强旨在通过最大化域差异来模拟分布变化。在对抗训练期间,通过将增强特征(看不见的域)与原始域(可见域)区分开来学习域歧视器,而将域差异最小化以获得最佳特征编码器。所提出的方法是一个插件模块,可以轻松地基于元学习的方式将其集成到现有的几种学习方法中。在九个数据集上进行的广泛实验证明了我们方法对跨域几乎没有射击分类的优越性,与最新技术相比。代码可从https://github.com/youthhoo/afa_for_few_shot_learning获得
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Given sufficient training data on the source domain, cross-domain few-shot learning (CD-FSL) aims at recognizing new classes with a small number of labeled examples on the target domain. The key to addressing CD-FSL is to narrow the domain gap and transferring knowledge of a network trained on the source domain to the target domain. To help knowledge transfer, this paper introduces an intermediate domain generated by mixing images in the source and the target domain. Specifically, to generate the optimal intermediate domain for different target data, we propose a novel target guided dynamic mixup (TGDM) framework that leverages the target data to guide the generation of mixed images via dynamic mixup. The proposed TGDM framework contains a Mixup-3T network for learning classifiers and a dynamic ratio generation network (DRGN) for learning the optimal mix ratio. To better transfer the knowledge, the proposed Mixup-3T network contains three branches with shared parameters for classifying classes in the source domain, target domain, and intermediate domain. To generate the optimal intermediate domain, the DRGN learns to generate an optimal mix ratio according to the performance on auxiliary target data. Then, the whole TGDM framework is trained via bi-level meta-learning so that TGDM can rectify itself to achieve optimal performance on target data. Extensive experimental results on several benchmark datasets verify the effectiveness of our method.
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少量分类旨在执行分类,因为只有利息类别的标记示例。尽管提出了几种方法,但大多数现有的几次射击学习(FSL)模型假设基础和新颖类是从相同的数据域中汲取的。在识别在一个看不见的域中的新型类数据方面,这成为域广义少量分类的更具挑战性的任务。在本文中,我们为域广义的少量拍摄分类提供了一个独特的学习框架,其中基类来自同质的多个源域,而要识别的新类是来自训练期间未见的目标域。通过推进元学习策略,我们的学习框架跨越多个源域利用数据来捕获域不变的功能,通过基于度量学习的机制跨越支持和查询数据来引入FSL能力。我们进行广泛的实验,以验证我们提出的学习框架和展示从小但同质源数据的效果,能够优选地对来自大规模的学习来执行。此外,我们为域广泛的少量分类提供了骨干模型的选择。
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很少有射击学习(FSL)旨在通过利用基本数据集的先验知识来识别只有几个支持样本的新奇查询。在本文中,我们考虑了FSL中的域移位问题,并旨在解决支持集和查询集之间的域间隙。不同于以前考虑基础和新颖类之间的域移位的跨域FSL工作(CD-FSL),新问题称为跨域跨集FSL(CDSC-FSL),不仅需要很少的学习者适应新的领域,但也要在每个新颖类中的不同领域之间保持一致。为此,我们提出了一种新颖的方法,即Stabpa,学习原型紧凑和跨域对准表示,以便可以同时解决域的转移和很少的学习学习。我们对分别从域和办公室数据集构建的两个新的CDCS-FSL基准进行评估。值得注意的是,我们的方法的表现优于多个详细的基线,例如,在域内,将5-shot精度提高了6.0点。代码可从https://github.com/wentaochen0813/cdcs-fsl获得
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Few-shot classification aims to learn a classifier to recognize unseen classes during training with limited labeled examples. While significant progress has been made, the growing complexity of network designs, meta-learning algorithms, and differences in implementation details make a fair comparison difficult. In this paper, we present 1) a consistent comparative analysis of several representative few-shot classification algorithms, with results showing that deeper backbones significantly reduce the performance differences among methods on datasets with limited domain differences, 2) a modified baseline method that surprisingly achieves competitive performance when compared with the state-of-the-art on both the mini-ImageNet and the CUB datasets, and 3) a new experimental setting for evaluating the cross-domain generalization ability for few-shot classification algorithms. Our results reveal that reducing intra-class variation is an important factor when the feature backbone is shallow, but not as critical when using deeper backbones. In a realistic cross-domain evaluation setting, we show that a baseline method with a standard fine-tuning practice compares favorably against other state-of-the-art few-shot learning algorithms.
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近期学习中的最新进展促进了一个更现实的跨域设置,其中源和目标数据集来自不同的域。由于源极和目标数据集之间的域间隙和脱节标签空间,它们的共享知识非常有限。这鼓励我们探索目标域中的更多信息,而不是在许多现有方法中探讨源域上的训练策略。因此,我们从跨熵丢失和传统的基于距离的分类器一起训练的通用表示开始,以及图像检索视图,以采用通过发现互易k校准目标距离矩阵的重新排序处理任务中的最邻居。假设预先训练的表示被偏向源,我们构建非线性子空间,以最小化其任务无关的特征,同时通过双曲线切线转换保持更可传输的判别信息。该目标感知非线性子空间中的校准距离与预训练的表示中的互补距离。为了将这种距离校准信息施加到预训练的表示上,采用Kullback-Leibler发散丢失来逐渐引导模型朝向基于校准的距离的分布。关于八个目标域的广泛评估表明,该目标排名校准过程可以在几次拍摄学习中改善基于距离的基于距离的分类器。
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Meta-learning has been proposed as a framework to address the challenging few-shot learning setting. The key idea is to leverage a large number of similar few-shot tasks in order to learn how to adapt a base-learner to a new task for which only a few labeled samples are available. As deep neural networks (DNNs) tend to overfit using a few samples only, meta-learning typically uses shallow neural networks (SNNs), thus limiting its effectiveness. In this paper we propose a novel few-shot learning method called meta-transfer learning (MTL) which learns to adapt a deep NN for few shot learning tasks. Specifically, meta refers to training multiple tasks, and transfer is achieved by learning scaling and shifting functions of DNN weights for each task. In addition, we introduce the hard task (HT) meta-batch scheme as an effective learning curriculum for MTL. We conduct experiments using (5-class, 1-shot) and (5-class, 5shot) recognition tasks on two challenging few-shot learning benchmarks: miniImageNet and Fewshot-CIFAR100. Extensive comparisons to related works validate that our meta-transfer learning approach trained with the proposed HT meta-batch scheme achieves top performance. An ablation study also shows that both components contribute to fast convergence and high accuracy 1 .Optimize θ by Eq. 3; 5 end 6 Optimize Φ S {1,2} and θ by Eq. 4 and Eq. 5; 7 while not done do 8 Sample class-k in T (te) ; 9 Compute Acc k for T (te) ; 10 end 11 Return class-m with the lowest accuracy Acc m .
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大多数现有的复合面部表达识别(FER)方法依赖于用于训练的大型化合物表达数据。但是,收集此类数据是劳动密集型且耗时的。在本文中,我们解决了跨域少数学习(FSL)设置中的复合FER任务,该设置仅需要几个在目标域中的复合表达式样本。具体而言,我们提出了一个新型的级联分解网络(CDNET),该网络将基于顺序分解机制的几个学习到分解模块层叠,以获得可转移的特征空间。为了减轻我们任务中基本班级有限的过度拟合问题,部分正则化策略旨在有效利用情节培训和批处理培训的最佳功能。通过在多个基本表达数据集上进行类似任务的培训,CDNET了解了可以轻松适应以识别看不见的化合物表达式的学习能力。对利润和野外复合表达数据集进行的广泛实验证明了我们提出的CDNET与几种最先进的FSL方法的优越性。代码可在以下网址获得:https://github.com/zouxinyi0625/cdnet。
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在转移学习中,只有网络的最后一部分 - 所谓的头部 - 经常进行微调。表示相似性分析表明,即使所有权重都可以更新,最重要的变化仍会发生在头部中。但是,很少有射击学习的最新结果表明,早期层中的表示变化(主要是卷积)是有益的,尤其是在跨域适应的情况下。在我们的论文中,我们发现这是否也适用于转移学习。此外,我们分析了在预训练和微调过程中转移学习中表示的变化,并确定如果不可用的话,预先训练的结构将是未训练的。
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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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Few-shot learning aims to fast adapt a deep model from a few examples. While pre-training and meta-training can create deep models powerful for few-shot generalization, we find that pre-training and meta-training focuses respectively on cross-domain transferability and cross-task transferability, which restricts their data efficiency in the entangled settings of domain shift and task shift. We thus propose the Omni-Training framework to seamlessly bridge pre-training and meta-training for data-efficient few-shot learning. Our first contribution is a tri-flow Omni-Net architecture. Besides the joint representation flow, Omni-Net introduces two parallel flows for pre-training and meta-training, responsible for improving domain transferability and task transferability respectively. Omni-Net further coordinates the parallel flows by routing their representations via the joint-flow, enabling knowledge transfer across flows. Our second contribution is the Omni-Loss, which introduces a self-distillation strategy separately on the pre-training and meta-training objectives for boosting knowledge transfer throughout different training stages. Omni-Training is a general framework to accommodate many existing algorithms. Evaluations justify that our single framework consistently and clearly outperforms the individual state-of-the-art methods on both cross-task and cross-domain settings in a variety of classification, regression and reinforcement learning problems.
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跨域很少的射击分类(CDFSC)利用从监督的辅助数据集中学到的先验知识来解决目标任务,而有限的监督信息可用,辅助数据集和目标数据集来自不同的域。由于这些数据集之间的域移动,这是具有挑战性的。受到多源域适应性(MDA)的启发,最近的作品介绍了多个域以改善性能。但是,一方面,他们只用自然图像在基准上进行评估,另一方面,即使在源域中,它们也需要许多注释。为了解决上述问题,本文探讨了一个新的多源CDFSC设置(MCDFSC),其中只有一个源域被完全标记,而其余源域仍然没有标记。这些来源来自不同的归档,意味着它们不仅是自然图像。考虑到CNN的归纳偏置,本文建议针对这种新的MCDFSC设置拟议中源式样式网络(ISSNET)。它将未标记源的样式转移到标记的源,从而扩展了标记的源分布并进一步提高了模型的概括能力。 8个目标数据集的实验证明ISSNET有效地抑制了由不同域引起的性能降解。
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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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视频异常检测旨在识别视频中发生的异常事件。由于异常事件相对较少,收集平衡数据集并培训二进制分类器以解决任务是不可行的。因此,最先前的方法只使用无监督或半监督方法从正常视频中学到。显然,它们是有限的捕获和利用鉴别异常特征,这导致受损的异常检测性能。在本文中,为了解决这个问题,我们通过充分利用用于视频异常检测的正常和异常视频来提出新的学习范式。特别是,我们制定了一个新的学习任务:跨域几次射击异常检测,可以从源域中的众多视频中学习知识,以帮助解决目标域中的几次异常检测。具体而言,我们利用目标普通视频的自我监督培训来减少域间隙,并设计一个Meta Context Cenception模块,以探索几次拍摄设置中的事件的视频上下文。我们的实验表明,我们的方法显着优于DotA和UCF犯罪数据集的基线方法,新任务有助于更实用的异常检测范例。
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Domain generalization (DG) is the challenging and topical problem of learning models that generalize to novel testing domains with different statistics than a set of known training domains. The simple approach of aggregating data from all source domains and training a single deep neural network end-to-end on all the data provides a surprisingly strong baseline that surpasses many prior published methods. In this paper we build on this strong baseline by designing an episodic training procedure that trains a single deep network in a way that exposes it to the domain shift that characterises a novel domain at runtime. Specifically, we decompose a deep network into feature extractor and classifier components, and then train each component by simulating it interacting with a partner who is badly tuned for the current domain. This makes both components more robust, ultimately leading to our networks producing state-of-the-art performance on three DG benchmarks. Furthermore, we consider the pervasive workflow of using an ImageNet trained CNN as a fixed feature extractor for downstream recognition tasks. Using the Visual Decathlon benchmark, we demonstrate that our episodic-DG training improves the performance of such a general purpose feature extractor by explicitly training a feature for robustness to novel problems. This shows that DG training can benefit standard practice in computer vision.
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我们介绍了在Neurips'22接受的Chalearn Meta学习系列中的新挑战的设计和基线结果,重点是“跨域”元学习。元学习旨在利用从以前的任务中获得的经验,以有效地解决新任务(即具有更好的性能,较少的培训数据和/或适度的计算资源)。尽管该系列中的先前挑战集中在域内几乎没有学习问题,但目的是有效地学习n-way K-shot任务(即N级培训示例的N班级分类问题),这项竞赛挑战了参与者的解决方案。从各种领域(医疗保健,生态学,生物学,制造业等)提出的“任何通道”和“任何镜头”问题,他们是为了人道主义和社会影响而被选为。为此,我们创建了Meta-Album,这是来自10个域的40个图像分类数据集的元数据,从中,我们从中以任何数量的“方式”(在2-20范围内)和任何数量的“镜头”来解释任务”(在1-20范围内)。竞争是由代码提交的,在Codalab挑战平台上进行了完全盲目测试。获奖者的代码将是开源的,从而使自动化机器学习解决方案的部署可以在几个域中进行几次图像分类。
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尽管深度神经网络能够在各种任务上实现优于人类的表现,但他们臭名昭著,因为他们需要大量的数据和计算资源,将其成功限制在可用的这些资源的领域。金属学习方法可以通过从相关任务中转移知识来解决此问题,从而减少学习新任务所需的数据和计算资源的数量。我们组织了元数据竞赛系列,该系列为世界各地的研究小组提供了创建和实验评估实际问题的新元学习解决方案的机会。在本文中,我们在竞争组织者和排名最高的参与者之间进行了合作,我们描述了竞争的设计,数据集,最佳实验结果以及Neurips 2021挑战中最高的方法,这些方法吸引了15进入最后阶段的活跃团队(通过表现优于基线),在反馈阶段进行了100多次代码提交。顶级参与者的解决方案是开源的。汲取的经验教训包括学习良好的表示对于有效的转移学习至关重要。
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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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