Can we automatically group images into semantically meaningful clusters when ground-truth annotations are absent? The task of unsupervised image classification remains an important, and open challenge in computer vision. Several recent approaches have tried to tackle this problem in an end-to-end fashion. In this paper, we deviate from recent works, and advocate a two-step approach where feature learning and clustering are decoupled. First, a self-supervised task from representation learning is employed to obtain semantically meaningful features. Second, we use the obtained features as a prior in a learnable clustering approach. In doing so, we remove the ability for cluster learning to depend on low-level features, which is present in current end-to-end learning approaches. Experimental evaluation shows that we outperform state-of-the-art methods by large margins, in particular +26.6% on CI-FAR10, +25.0% on CIFAR100-20 and +21.3% on STL10 in terms of classification accuracy. Furthermore, our method is the first to perform well on a large-scale dataset for image classification. In particular, we obtain promising results on ImageNet, and outperform several semi-supervised learning methods in the low-data regime without the use of any groundtruth annotations. The code is made publicly available here.

本文解决了新型类别发现（NCD）的问题，该问题旨在区分大规模图像集中的未知类别。 NCD任务由于与现实世界情景的亲密关系而具有挑战性，我们只遇到了一些部分类和图像。与NCD上的其他作品不同，我们利用原型强调类别歧视的重要性，并减轻缺少新颖阶级注释的问题。具体而言，我们提出了一种新型的适应性原型学习方法，该方法由两个主要阶段组成：原型表示学习和原型自我训练。在第一阶段，我们获得了一个可靠的特征提取器，该功能提取器可以为所有具有基础和新颖类别的图像提供。该功能提取器的实例和类别歧视能力通过自我监督的学习和适应性原型来提高。在第二阶段，我们再次利用原型来整理离线伪标签，并训练类别聚类的最终参数分类器。我们对四个基准数据集进行了广泛的实验，并证明了该方法具有最先进的性能的有效性和鲁棒性。

无监督语义分割的任务旨在将像素聚集到语义上有意义的群体中。具体而言，分配给同一群集的像素应共享高级语义属性，例如其对象或零件类别。本文介绍了MaskDistill：基于三个关键想法的无监督语义细分的新颖框架。首先，我们提倡一种数据驱动的策略，以生成对象掩模作为语义分割事先的像素分组。这种方法省略了手工制作的先验，这些先验通常是为特定场景组成而设计的，并限制了竞争框架的适用性。其次，MaskDistill将对象掩盖簇簇以获取伪地真相，以训练初始对象分割模型。第三，我们利用此模型过滤出低质量的对象掩模。这种策略减轻了我们像素分组中的噪声，并导致了我们用来训练最终分割模型的干净掩模集合。通过组合这些组件，我们可以大大优于以前的作品，用于对Pascal（+11％MIOU）和COCO（+4％Mask AP50）进行无监督的语义分割。有趣的是，与现有方法相反，我们的框架不在低级图像提示上，也不限于以对象为中心的数据集。代码和型号将提供。

我们介绍了代表学习（CARL）的一致分配，通过组合来自自我监督对比学习和深层聚类的思路来学习视觉表现的无监督学习方法。通过从聚类角度来看对比学习，Carl通过学习一组一般原型来学习无监督的表示，该原型用作能量锚来强制执行给定图像的不同视图被分配给相同的原型。与与深层聚类的对比学习的当代工作不同，Carl建议以在线方式学习一组一般原型，使用梯度下降，而无需使用非可微分算法或k手段来解决群集分配问题。卡尔在许多代表性学习基准中超越了竞争对手，包括线性评估，半监督学习和转移学习。

图像聚类是一种非常有用的技术，可广泛应用于各个区域，包括遥感。最近，通过自我监督学习的视觉表示大大改善了图像聚类的性能。为了进一步改善训练良好的聚类模型，本文提出了一种新的方法，该方法是根据对当前群集的属性在每个集群中首先对样本进行排名的方法模型。为了对样品进行排名，我们开发了一种根据当前群集的样本的可能性，根据它们是否位于人口稠密的社区中，而在训练模型的同时，我们提供了加权排名样本的策略。我们提出了广泛的实验结果，这些结果表明新技术可用于改善最新的图像聚类模型，从而实现准确性的性能增长范围从$ 2.1 \％\％$到$ 15.9 \％$ $。在遥感中的各种数据集上执行我们的方法，我们表明我们的方法可以有效地应用于遥感图像。

我们研究了用于半监控学习（SSL）的无监督数据选择，其中可以提供大规模的未标记数据集，并且为标签采集预算小额数据子集。现有的SSL方法专注于学习一个有效地集成了来自给定小标记数据和大型未标记数据的信息的模型，而我们专注于选择正确的数据以用于SSL的注释，而无需任何标签或任务信息。直观地，要标记的实例应统称为下游任务的最大多样性和覆盖范围，并且单独具有用于SSL的最大信息传播实用程序。我们以三步数据为中心的SSL方法形式化这些概念，使稳定性和精度的纤维液改善8％的CiFar-10（标记为0.08％）和14％的Imagenet -1k（标记为0.2％）。它也是一种具有各种SSL方法的通用框架，提供一致的性能增益。我们的工作表明，在仔细选择注释数据上花费的小计算带来了大注释效率和模型性能增益，而无需改变学习管道。我们完全无监督的数据选择可以轻松扩展到其他弱监督的学习设置。

我们对自我监督，监督或半监督设置的代表学习感兴趣。在应用自我监督学习的平均移位思想的事先工作，通过拉动查询图像来概括拜尔的想法，不仅更接近其其他增强，而且还可以到其他增强的最近邻居（NNS）。我们认为，学习可以从选择远处与查询相关的邻居选择遥远的邻居。因此，我们建议通过约束最近邻居的搜索空间来概括MSF算法。我们显示我们的方法在SSL设置中优于MSF，当约束使用不同的图像时，并且当约束确保NNS具有与查询相同的伪标签时，在半监控设置中优于培训资源的半监控设置中的爪子。

对比自我监督的学习已经超越了许多下游任务的监督预测，如分割和物体检测。但是，当前的方法仍然主要应用于像想象成的策划数据集。在本文中，我们首先研究数据集中的偏差如何影响现有方法。我们的研究结果表明，目前的对比方法令人惊讶地工作：（i）对象与场景为中心，（ii）统一与长尾和（iii）一般与域特定的数据集。其次，鉴于这种方法的一般性，我们尝试通过微小的修改来实现进一步的收益。我们展示了学习额外的修正 - 通过使用多尺度裁剪，更强的增强和最近的邻居 - 改善了表示。最后，我们观察Moco在用多作物策略训练时学习空间结构化表示。表示可以用于语义段检索和视频实例分段，而不会FineTuning。此外，结果与专门模型相提并论。我们希望这项工作将成为其他研究人员的有用研究。代码和模型可在https://github.com/wvanganebleke/revisiting-contrastive-ssl上获得。

在本文中，我们考虑一个高度通用的图像识别设置，其中，给定标记和未标记的图像集，任务是在未标记的集合中对所有图像进行分类。这里，未标记的图像可以来自标记的类或新颖的图像。现有的识别方法无法处理此设置，因为它们会产生几种限制性假设，例如仅来自已知或未知 - 类的未标记的实例以及已知的未知类的数量。我们解决了更加不受约束的环境，命名为“广义类别发现”，并挑战所有这些假设。我们首先通过从新型类别发现和适应这项任务的最先进的算法来建立强有力的基线。接下来，我们建议使用视觉变形金刚，为此开放的世界设置具有对比的代表学习。然后，我们介绍一个简单而有效的半监督$ k $ -means方法，将未标记的数据自动聚类，看不见的类，显着优于基线。最后，我们还提出了一种新的方法来估计未标记数据中的类别数。我们彻底评估了我们在公共数据集上的方法，包括Cifar10，CiFar100和Imagenet-100，以及包括幼崽，斯坦福汽车和植宝司19，包括幼崽，斯坦福汽车和Herbarium19，在这个新的环境中基准测试，以培养未来的研究。

虽然通过学习特定于样本的鉴别视觉特征，但对比学习最近对未标记图像的深度聚类引起了显着的益处，但其对明确推断的类决策界限的可能性不太了解。这是因为它的实例鉴别策略不是类敏感性，因此，没有优化导出的特定于特定于特定的特征空间的簇，以便对应于有意义的类决策边界进行了优化。在这项工作中，我们通过引入语义对比学习（SCL）来解决这个问题。通过制定语义（群集感知）对比学习目标，SCL对未标记的训练数据进行了明确的基于距离的群集结构。此外，我们引入了通过实例视觉相似性和群集决策边界共同满足的聚类一致性条件，并同时通过他们的共识，同时优化了关于语义地面类别（未知/未标记）的假设。这种语义对比学习方法来发现未知类决策界限对无监督对象识别任务的学习具有相当大的优势。广泛的实验表明，SCL在六个对象识别基准上表现出最先进的对比学习和深度聚类方法，特别是在更具有挑战性的更精细的粒度和更大的数据集。

自我监督的视觉表示学习最近引起了重大的研究兴趣。虽然一种评估自我监督表示的常见方法是通过转移到各种下游任务，但我们研究了衡量其可解释性的问题，即了解原始表示中编码的语义。我们将后者提出为估计表示和手动标记概念空间之间的相互信息。为了量化这一点，我们介绍了一个解码瓶颈：必须通过简单的预测变量捕获信息，将概念映射到表示空间中的簇。我们称之为反向线性探测的方法为表示表示的语义敏感。该措施还能够检测出表示何时包含概念的组合（例如“红色苹果”），而不仅仅是单个属性（独立的“红色”和“苹果”）。最后，我们建议使用监督分类器自动标记大型数据集，以丰富用于探测的概念的空间。我们使用我们的方法来评估大量的自我监督表示形式，通过解释性对它们进行排名，并通过线性探针与标准评估相比出现的差异，并讨论了一些定性的见解。代码为：{\ Scriptsize {\ url {https://github.com/iro-cp/ssl-qrp}}}}}。

Unsupervised image representations have significantly reduced the gap with supervised pretraining, notably with the recent achievements of contrastive learning methods. These contrastive methods typically work online and rely on a large number of explicit pairwise feature comparisons, which is computationally challenging. In this paper, we propose an online algorithm, SwAV, that takes advantage of contrastive methods without requiring to compute pairwise comparisons. Specifically, our method simultaneously clusters the data while enforcing consistency between cluster assignments produced for different augmentations (or "views") of the same image, instead of comparing features directly as in contrastive learning. Simply put, we use a "swapped" prediction mechanism where we predict the code of a view from the representation of another view. Our method can be trained with large and small batches and can scale to unlimited amounts of data. Compared to previous contrastive methods, our method is more memory efficient since it does not require a large memory bank or a special momentum network. In addition, we also propose a new data augmentation strategy, multi-crop, that uses a mix of views with different resolutions in place of two full-resolution views, without increasing the memory or compute requirements. We validate our findings by achieving 75.3% top-1 accuracy on ImageNet with ResNet-50, as well as surpassing supervised pretraining on all the considered transfer tasks.

自我监督的方法已通过端到端监督学习的图像分类显着缩小了差距。但是，在人类动作视频的情况下，外观和运动都是变化的重要因素，因此该差距仍然很大。这样做的关键原因之一是，采样对类似的视频剪辑，这是许多自我监督的对比学习方法所需的步骤，目前是保守的，以避免误报。一个典型的假设是，类似剪辑仅在单个视频中暂时关闭，从而导致运动相似性的示例不足。为了减轻这种情况，我们提出了SLIC，这是一种基于聚类的自我监督的对比度学习方法，用于人类动作视频。我们的关键贡献是，我们通过使用迭代聚类来分组类似的视频实例来改善传统的视频内积极采样。这使我们的方法能够利用集群分配中的伪标签来取样更艰难的阳性和负面因素。在UCF101上，SLIC的表现优于最先进的视频检索基线 +15.4％，而直接转移到HMDB51时，SLIC检索基线的率高为15.4％， +5.7％。通过用于动作分类的端到端登录，SLIC在UCF101上获得了83.2％的TOP-1准确性（+0.8％），而HMDB51（+1.6％）上的fric fineTuns in top-1 finetuning。在动力学预处理后，SLIC还与最先进的行动分类竞争。

Combining clustering and representation learning is one of the most promising approaches for unsupervised learning of deep neural networks. However, doing so naively leads to ill posed learning problems with degenerate solutions. In this paper, we propose a novel and principled learning formulation that addresses these issues. The method is obtained by maximizing the information between labels and input data indices. We show that this criterion extends standard crossentropy minimization to an optimal transport problem, which we solve efficiently for millions of input images and thousands of labels using a fast variant of the Sinkhorn-Knopp algorithm. The resulting method is able to self-label visual data so as to train highly competitive image representations without manual labels. Our method achieves state of the art representation learning performance for AlexNet and ResNet-50 on SVHN, CIFAR-10, CIFAR-100 and ImageNet and yields the first self-supervised AlexNet that outperforms the supervised Pascal VOC detection baseline. Code and models are available 1 .

尽管最近通过剩余网络的代表学习中的自我监督方法取得了进展，但它们仍然对ImageNet分类基准进行了高度的监督学习，限制了它们在性能关键设置中的适用性。在MITROVIC等人的现有理论上洞察中建立2021年，我们提出了RELICV2，其结合了明确的不变性损失，在各种适当构造的数据视图上具有对比的目标。 Relicv2在ImageNet上实现了77.1％的前1个分类准确性，使用线性评估使用Reset50架构和80.6％，具有较大的Reset型号，优于宽边缘以前的最先进的自我监督方法。最值得注意的是，RelicV2是使用一系列标准Reset架构始终如一地始终优先于类似的对比较中的监督基线的第一个表示学习方法。最后，我们表明，尽管使用Reset编码器，Relicv2可与最先进的自我监控视觉变压器相媲美。

We present a novel clustering objective that learns a neural network classifier from scratch, given only unlabelled data samples. The model discovers clusters that accurately match semantic classes, achieving state-of-the-art results in eight unsupervised clustering benchmarks spanning image classification and segmentation. These include STL10, an unsupervised variant of ImageNet, and CIFAR10, where we significantly beat the accuracy of our closest competitors by 6.6 and 9.5 absolute percentage points respectively. The method is not specialised to computer vision and operates on any paired dataset samples; in our experiments we use random transforms to obtain a pair from each image. The trained network directly outputs semantic labels, rather than high dimensional representations that need external processing to be usable for semantic clustering. The objective is simply to maximise mutual information between the class assignments of each pair. It is easy to implement and rigorously grounded in information theory, meaning we effortlessly avoid degenerate solutions that other clustering methods are susceptible to. In addition to the fully unsupervised mode, we also test two semi-supervised settings. The first achieves 88.8% accuracy on STL10 classification, setting a new global state-of-the-art over all existing methods (whether supervised, semi-supervised or unsupervised). The second shows robustness to 90% reductions in label coverage, of relevance to applications that wish to make use of small amounts of labels. github.com/xu-ji/IIC

This paper proposes Mutual Information Regularized Assignment (MIRA), a pseudo-labeling algorithm for unsupervised representation learning inspired by information maximization. We formulate online pseudo-labeling as an optimization problem to find pseudo-labels that maximize the mutual information between the label and data while being close to a given model probability. We derive a fixed-point iteration method and prove its convergence to the optimal solution. In contrast to baselines, MIRA combined with pseudo-label prediction enables a simple yet effective clustering-based representation learning without incorporating extra training techniques or artificial constraints such as sampling strategy, equipartition constraints, etc. With relatively small training epochs, representation learned by MIRA achieves state-of-the-art performance on various downstream tasks, including the linear/k-NN evaluation and transfer learning. Especially, with only 400 epochs, our method applied to ImageNet dataset with ResNet-50 architecture achieves 75.6% linear evaluation accuracy.

我们通过以端到端的方式对大规模未标记的数据集进行分类，呈现扭曲，简单和理论上可解释的自我监督的表示学习方法。我们使用Softmax操作终止的暹罗网络，以产生两个增强图像的双类分布。没有监督，我们强制执行不同增强的班级分布。但是，只需最小化增强之间的分歧将导致折叠解决方案，即，输出所有图像的相同类概率分布。在这种情况下，留下有关输入图像的信息。为了解决这个问题，我们建议最大化输入和课程预测之间的互信息。具体地，我们最小化每个样品的分布的熵，使每个样品的课程预测是对每个样品自信的预测，并最大化平均分布的熵，以使不同样品的预测变得不同。以这种方式，扭曲可以自然地避免没有特定设计的折叠解决方案，例如非对称网络，停止梯度操作或动量编码器。因此，扭曲优于各种任务的最先进的方法。特别是，在半监督学习中，扭曲令人惊讶地表现出令人惊讶的是，使用Reset-50作为骨干的1％ImageNet标签实现61.2％的顶级精度，以前的最佳结果为6.2％。代码和预先训练的模型是给出的：https://github.com/byteDance/twist

对比度学习最近在无监督的视觉表示学习中显示出巨大的潜力。在此轨道中的现有研究主要集中于图像内不变性学习。学习通常使用丰富的图像内变换来构建正对，然后使用对比度损失最大化一致性。相反，相互影响不变性的优点仍然少得多。利用图像间不变性的一个主要障碍是，尚不清楚如何可靠地构建图像间的正对，并进一步从它们中获得有效的监督，因为没有配对注释可用。在这项工作中，我们提出了一项全面的实证研究，以更好地了解从三个主要组成部分的形象间不变性学习的作用：伪标签维护，采样策略和决策边界设计。为了促进这项研究，我们引入了一个统一的通用框架，该框架支持无监督的内部和间形内不变性学习的整合。通过精心设计的比较和分析，揭示了多个有价值的观察结果：1）在线标签收敛速度比离线标签更快； 2）半硬性样品比硬否定样品更可靠和公正； 3）一个不太严格的决策边界更有利于形象间的不变性学习。借助所有获得的食谱，我们的最终模型（即InterCLR）对多个标准基准测试的最先进的内图内不变性学习方法表现出一致的改进。我们希望这项工作将为设计有效的无监督间歇性不变性学习提供有用的经验。代码：https：//github.com/open-mmlab/mmselfsup。

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.