没有发言者标签的培训扬声器 - 识别和强大的发言者验证系统仍然挑战和值得探索。在这项研究中，我们提出了一种有效的自我监督的学习框架和一种新的正规化策略，以促进自我监督的发言者代表学习。不同于基于对比的自我监督的学习方法，所提出的自我监督正则化（SSREG）专注于正数据对潜在的潜在表示之间的相似性。我们还探讨了替代在线数据增强策略对时域和频域的有效性。凭借我们强大的在线数据增强策略，所提出的SSREG显示了自我监督学习的潜力，而不使用负对对，它可以显着提高自我监督扬声器表示学习与简单的暹罗网络架构的表现。 VOXECEB数据集的综合实验表明，我们提出的自我监督方法通过增加有效的自我监督正则化和胜过其他以前的作品来获得23.4％的相对改善。
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最先进的说话者验证系统本质上取决于某种人类监督，因为它们接受了大量标记数据的培训。但是，手动注释的话语缓慢，昂贵，无法扩展到当今可用的数据量。在这项研究中，我们通过直接从原始音频中学习表征来探索说话者验证的自我监督学习。目的是生成具有较小的言论扬声器和较大言论扬声器差异的稳健扬声器嵌入。我们的方法基于最新信息最大化学习框架和密集的数据增强预处理步骤。我们在表明它们与对比度损失相结合之前表明它们实现更好的性能之前，评估了这些方法在没有对比样本的情况下工作的能力。此外，我们进行实验表明，与现有技术相比，我们的方法达到了竞争成果，并且在用一小部分标记数据进行微调时，与监督基线相比，可以获得更好的性能。
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在本文中，我们提出了自我监督的发言者表示学习策略，该策略包括在前端的引导平衡扬声器表示学习和在后端的不确定性意识的概率扬声器嵌入训练。在前端阶段，我们通过具有均匀性正则化术语的引导训练方案来学习扬声器表示。在后端阶段，通过最大化属于同一扬声器的语音样本之间的相互似然分数来估计概率扬声器嵌入，这不仅提供扬声器表示，而且提供数据不确定性。实验结果表明，拟议的举止均衡训练策略可以有效地帮助了解扬声器表示，并以基于对比学习的传统方法优越。此外，我们展示了集成的两级框架在eer和mindcf方面进一步改善了VoxceleB1测试中的扬声器验证性能。
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考虑到大量未标记的语音数据和高标签成本，无监督的学习方法对于更好的系统开发至关重要。最成功的方法之一是对比度的自我监督方法，这些方法需要负采样：采样替代样品与当前样品（锚）对比。但是，很难确保所有负样本属于与没有标签的锚类别不同的类别。本文在未标记的语音语料库上应用了一种非对抗性的自我监督学习方法来学习话语级的嵌入。我们使用没有标签的蒸馏（Dino），在计算机视觉中提出，并将其改编为语音域。与对比度方法不同，Dino不需要负采样。这些嵌入是根据说话者验证和情感识别评估的。在说话者验证中，无监督的恐龙与余弦评分嵌入了voxceleb1测试试验中的4.38％EER。这表现优于最佳的对比度自我监督方法，而EER中的相对相对40％。不需要扬声器标签的迭代伪标记训练管道将EER进一步提高到1.89％。在情感识别中，Iemocap，Crema-D和MSP播客的Micro-F1得分分别进行了60.87、79.21和56.98％的恐龙。结果暗示着恐龙嵌入到不同语音应用中的普遍性。
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在最近的研究中，自我监管的预训练模型倾向于在转移学习中优于监督的预训练模型。特别是，可以在语音应用中使用语音级语音表示的自我监督学习（SSL），这些语音应用需要歧视性表示话语中一致属性的表示：说话者，语言，情感和年龄。现有的框架级别的自我监督语音表示，例如WAV2VEC，可以用作带有汇总的话语级表示，但这些模型通常很大。也有SSL技术可以学习话语级的表示。最成功的方法之一是一种对比方法，它需要负采样：选择替代样品与当前样品（锚）对比。但是，这并不确保所有负面样本属于与没有标签的锚类别不同的类别。本文应用了一种非对抗性的自我监督方法来学习话语级的嵌入。我们对没有标签（Dino）从计算机视觉到语音进行了调整，没有标签（Dino）。与对比方法不同，Dino不需要负抽样。我们将Dino与受到监督方式训练的X-Vector进行了比较。当转移到下游任务（说话者验证，语音情绪识别（SER）和阿尔茨海默氏病检测）时，Dino的表现优于X-Vector。我们研究了转移学习过程中几个方面的影响，例如将微调过程分为步骤，块长度或增强。在微调过程中，首先调整最后一个仿射层，然后整个网络一次超过微调。使用较短的块长度，尽管它们产生了更多不同的输入，但并不一定会提高性能，这意味着至少需要具有特定长度的语音段才能为每个应用程序提高性能。增强对SER有帮助。
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最近，注意机制已成功应用于基于神经网络的说话者验证系统。将挤压和兴奋的块纳入卷积神经网络中的表现出色。但是，它使用全球平均池（GAP）简单地沿时间和频率维度平均功能，这无法在功能地图中保留足够的扬声器信息。在这项研究中，我们表明GAP是时间频域在数学上仅使用频率分解中最低频率分量的特殊情况。为了增强扬声器信息提取能力，我们建议利用多频信息，并设计两个新颖的有效注意模块，称为单频率单通道（SFSC）注意模块和多频单通道（MFSC）注意模块。提出的注意模块可以根据DCT有效地从多个频率组件中捕获更多扬声器信息。我们在Voxceleb数据集上进行了全面的实验，并对第148个UTD法医语料库进行了探测评估。实验结果表明，我们提出的SFSC和MFSC注意模块可以有效地产生更具歧视性的扬声器表示，并且优于RESNET34-SE和ECAPA-TDNN系统，而EER降低了20.9％和20.2％，而无需添加额外的网络参数。
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最近对比学习在从未标记数据学习视觉表现方面表现出显着进展。核心思想正在培训骨干，以不变的实例的不同增强。虽然大多数方法只能最大化两个增强数据之间的特征相似性，但我们进一步产生了更具挑战性的训练样本，并强迫模型继续预测这些硬样品上的判别表示。在本文中，我们提出了Mixsiam，传统暹罗网络的混合方法。一方面，我们将实例的两个增强图像输入到骨干，并通过执行两个特征的元素最大值来获得辨别结果。另一方面，我们将这些增强图像的混合物作为输入，并期望模型预测接近鉴别的表示。以这种方式，模型可以访问实例的更多变体数据样本，并继续预测它们的不变判别表示。因此，与先前的对比学习方法相比，学习模型更加强大。大型数据集的广泛实验表明，Mixsiam稳步提高了基线，并通过最先进的方法实现了竞争结果。我们的代码即将发布。
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尽管增加了大量的增强家庭，但只有几个樱桃采摘的稳健增强政策有利于自我监督的图像代表学习。在本文中，我们提出了一个定向自我监督的学习范式（DSSL），其与显着的增强符号兼容。具体而言，我们在用标准增强的视图轻度增强后调整重增强策略，以产生更难的视图（HV）。 HV通常具有与原始图像较高的偏差而不是轻度增强的标准视图（SV）。与以前的方法不同，同等对称地将所有增强视图对称地最大化它们的相似性，DSSL将相同实例的增强视图视为部分有序集（具有SV $ \ LeftrightArrow $ SV，SV $ \左路$ HV），然后装备一个定向目标函数尊重视图之间的衍生关系。 DSSL可以轻松地用几行代码实现，并且对于流行的自我监督学习框架非常灵活，包括SIMCLR，Simsiam，Byol。对CiFar和Imagenet的广泛实验结果表明，DSSL可以稳定地改善各种基线，其兼容性与更广泛的增强。
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学习时间序列表示只有未标记的数据或几个标签样本可用时，可能是一项具有挑战性的任务。最近，通过对比，通过对比的不同数据观点从未标记的数据中提取有用的表示形式方面，对对比的自我监督学习表现出了很大的改进。在这项工作中，我们通过时间和上下文对比（TS-TCC）提出了一个新颖的时间序列表示学习框架，该框架从未标记的数据中学习了具有对比性学习的无标记数据的表示。具体而言，我们建议时间序列特定的弱和强大的增强，并利用他们的观点在拟议的时间对比模块中学习稳健的时间关系，除了通过我们提出的上下文对比模块学习判别性表示。此外，我们对时间序列数据增强选择进行系统研究，这是对比度学习的关键部分。我们还将TS-TCC扩展到了半监督的学习设置，并提出了一种类感知的TS-TCC（CA-TCC），从可用的少数标记数据中受益，以进一步改善TS-TCC学到的表示。具体而言，我们利用TS-TCC生成的强大伪标签来实现班级感知的对比损失。广泛的实验表明，对我们提议的框架所学的功能的线性评估与完全监督的培训相当。此外，我们的框架在少数标记的数据和转移学习方案中显示出高效率。该代码可在\ url {https://github.com/emadeldeen24/ts-tcc}上公开获得。
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数据增强模块用于对比学习将给定的数据示例转换为两个视图，这被认为是必不可少的且不可替代的。但是，多个数据增强的预定组成带来了两个缺点。首先，增强类型的人工选择为模型带来了特定的代表性不变，它们对不同的下游任务具有不同程度的积极和负面影响。在培训期间，平等处理每种类型的增强性，使该模型学习了各种下游任务的非最佳表示，并限制了事先选择增强类型的灵活性。其次，在经典的对比度学习方法中使用的强大数据增强可能会在某些情况下带来太多的不变性，而对于某些下游任务至关重要的细粒度可能会丢失。本文提出了一种通用方法，以考虑在一般的对比学习框架中考虑在何处以及与什么对比来减轻这两个问题。我们首先建议根据每个数据增强的重要性，在模型的不同深度学习不同的增强不变，而不是在骨干中均匀学习代表性不变。然后，我们建议用增强嵌入扩展对比内容，以减少强大数据增强的误导效果。基于几种基线方法的实验表明，我们在分类，检测和分割下游任务上学习更好的各种基准。
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自我监督的学习表明它有可能在没有人为注释的情况下提取强大的视觉表现。提出各种作品从不同的角度处理自我监督的学习：（1）对比学习方法（例如，MOCO，SIMCLR）利用阳性和阴性样品来引导训练方向; （2）不对称网络方法（例如，BYOL，SIMSIAM）通过引入预测器网络和止动梯度操作来摆脱阴性样本; （3）特征去相关方法（例如，Barlow Twins，ViCREG），而是旨在降低特征尺寸之间的冗余。这些方法在各种动机的设计损失功能中看起来非常不同。最终的准确度数也各不相同，其中不同的网络和技巧在不同的作品中使用。在这项工作中，我们证明这些方法可以统一成相同的形式。我们不是比较他们的损失函数，我们通过梯度分析推出统一的公式。此外，我们进行公平和详细的实验以比较他们的表现。事实证明，这些方法之间几乎没有差距，并且使用动量编码器是提高性能的关键因素。从这个统一的框架来看，我们提出了一个简单但有效的自我监督学习的简单但有效的渐变形式。它不需要内存银行或预测的网络，但仍然可以实现最先进的性能，并轻松采用其他培训策略。广泛的线性评估实验和许多下游任务也表现出其有效性。代码应释放。
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最近，自我监督的表示学习（SSRL）在计算机视觉，语音，自然语言处理（NLP）以及最近的其他类型的模式（包括传感器的时间序列）中引起了很多关注。自我监督学习的普及是由传统模型通常需要大量通知数据进行培训的事实所驱动的。获取带注释的数据可能是一个困难且昂贵的过程。已经引入了自我监督的方法，以通过使用从原始数据自由获得的监督信号对模型进行判别预训练来提高训练数据的效率。与现有的对SSRL的评论不同，该评论旨在以单一模式为重点介绍CV或NLP领域的方法，我们旨在为时间数据提供对多模式自我监督学习方法的首次全面审查。为此，我们1）提供现有SSRL方法的全面分类，2）通过定义SSRL框架的关键组件来引入通用管道，3）根据其目标功能，网络架构和潜在应用程序，潜在的应用程序，潜在的应用程序，比较现有模型， 4）查看每个类别和各种方式中的现有多模式技术。最后，我们提出了现有的弱点和未来的机会。我们认为，我们的工作对使用多模式和/或时间数据的域中SSRL的要求有了一个观点
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在这份技术报告中，我们描述了Voxceleb演讲者识别挑战2022（VOXSRC-22）的Royalflush提交。我们的提交内容包含曲目1，该曲目1用于监督的说话者验证和曲目3，该曲目适用于半监督者验证。对于轨道1，我们开发了具有对称体系结构的功能强大的基于U-NET的扬声器嵌入提取器。拟议的系统在验证集上获得了EER的2.06％，在MindCF中获得了0.1293。与最先进的ECAPA-TDNN相比，它在EER中获得了20.7％的相对提高，而MindCF的相对提高了22.70％。对于轨道3，我们采用了源域监督和目标域自学的联合培训，以获取扬声器嵌入提取器。随后的聚类过程可以获得目标域伪扬声器标签。我们使用所有源和目标域数据以有监督的方式适应说话者嵌入提取器，从而可以充分利用这两个域信息。此外，可以重复聚类和监督域的适应性，直到验证集对性能收敛为止。我们的最终提交是融合了10种型号，并在验证集上实现了7.75％EER和0.3517 MindCF。
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自我监督学习（SSL）在语音识别方面取得了巨大的成功，而有限的探索已尝试完成其他语音处理任务。由于语音信号包含多方面的信息，包括说话者身份，副语言学，口语内容等，学习所有语音任务的通用表示都具有挑战性。为了解决该问题，我们提出了一个新的预培训模型WAVLM，以解决全堆栈的下游语音任务。 Wavlm共同学习了蒙面的语音预测和预训练。通过这种方式，WAVLM不仅可以通过掩盖的语音预测来保持语音内容建模能力，而且还可以通过语音denoing来提高非ASR任务的潜力。此外，WAVLM还采用封闭式的变压器结构的封闭相对位置偏置，以更好地捕获输入语音的序列排序。我们还将培训数据集从60k小时扩展到94K小时。 WAVLM大型在精湛的基准上实现了最先进的性能，并在其代表性基准上为各种语音处理任务带来了重大改进。代码和预培训模型可在https://aka.ms/wavlm上找到。
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本文介绍了Speakin团队提交的SPEAKER验证（SV）系统，该系统针对2022年远场演讲者验证挑战（FFSVC2022）的任务2和任务2。挑战的SV任务集中在完全监督的远场演讲者验证（任务1）和半监督远场扬声器验证（任务2）的问题上。在任务1中，我们将Voxceleb和FFSVC2020数据集用作火车数据集。对于任务2，我们仅将Voxceleb数据集用作火车集。为此挑战开发了基于重新连接和基于REPVGG的架构。全局统计池结构和MQMHA池结构用于跨时间汇总框架级特征，以获得语音级别的表示。我们采用了Am-Softmax和Aam-Softmax来对产生的嵌入进行分类。我们创新提出了一种分阶段的转移学习方法。在训练阶段，我们保留扬声器的权重，并且在此阶段没有积极的样本来训练它们。然后，我们在第二阶段用正面和负样品微调这些权重。与传统的转移学习策略相比，该策略可以更好地改善模型性能。亚均值和标志的后端方法用于解决域不匹配的问题。在融合阶段，任务1中融合了三个模型，并在任务2中融合了两个模型。在FFSVC2022排行榜上，我们提交的EER为3.0049％，在Task1中，相应的MindCF为0.2938。在任务2中，EER和MindCF分别为6.2060％和0.5232。我们的方法可以提高表现出色，并在两项挑战任务中排名第一。
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蒙面图像建模（MIM）在各种视觉任务上取得了令人鼓舞的结果。但是，学到的表示形式的有限可区分性表现出来，使一个更强大的视力学习者还有很多值得一试。为了实现这一目标，我们提出了对比度蒙面的自动编码器（CMAE），这是一种新的自我监督的预训练方法，用于学习更全面和有能力的视觉表示。通过详细统一的对比度学习（CL）和掩盖图像模型（MIM），CMAE利用了它们各自的优势，并以强大的实例可辨别性和局部的可感知来学习表示形式。具体而言，CMAE由两个分支组成，其中在线分支是不对称的编码器编码器，而目标分支是动量更新的编码器。在培训期间，在线编码器从蒙面图像的潜在表示中重建了原始图像，以学习整体特征。馈送完整图像的目标编码器通过其在线学习通过对比度学习增强了功能可区分性。为了使CL与MIM兼容，CMAE引入了两个新组件，即用于生成合理的正视图和特征解码器的像素移位，以补充对比度对的特征。多亏了这些新颖的设计，CMAE可以有效地提高了MIM对应物的表示质量和转移性能。 CMAE在图像分类，语义分割和对象检测的高度竞争基准上实现了最先进的性能。值得注意的是，CMAE-BASE在Imagenet上获得了$ 85.3 \％$ $ TOP-1的准确性和$ 52.5 \％$ MIOU的ADE20K，分别超过了$ 0.7 \％\％$ $和$ 1.8 \％$ $。代码将公开可用。
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2021-09-15
使用超越欧几里德距离的神经网络，深入的Bregman分歧测量数据点的分歧，并且能够捕获分布的发散。在本文中，我们提出了深深的布利曼对视觉表现的对比学习的分歧，我们的目标是通过基于功能Bregman分歧培训额外的网络来提高自我监督学习中使用的对比损失。与完全基于单点之间的分歧的传统对比学学习方法相比，我们的框架可以捕获分布之间的发散，这提高了学习表示的质量。我们展示了传统的对比损失和我们提出的分歧损失优于基线的结合，并且最先前的自我监督和半监督学习的大多数方法在多个分类和对象检测任务和数据集中。此外，学习的陈述在转移到其他数据集和任务时概括了良好。源代码和我们的型号可用于补充，并将通过纸张释放。
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最近，即使预训练目标是为语音识别而设计的，自我监督学习（SSL）即使在说话者的识别方面表现出了很强的表现。在本文中，我们研究了哪些因素导致对与说话者相关的任务的自我监督学习成功，例如扬声器验证（SV）通过一系列精心设计的实验。我们对Voxceleb-1数据集的经验结果表明，SSL对SV任务的好处是来自蒙版语音预测丢失，数据量表和模型大小的组合，而SSL量化器具有较小的影响。我们进一步采用了综合梯度归因方法和损失景观可视化，以了解说话者识别性能的自我监督学习的有效性。
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长期以来，半监督学习（SSL）已被证明是一种有限的标签模型的有效技术。在现有的文献中，基于一致性的基于正则化的方法，这些方法迫使扰动样本具有类似的预测，而原始的样本则引起了极大的关注。但是，我们观察到，当标签变得极为有限时，例如，每个类别的2或3标签时，此类方法的性能会大大降低。我们的实证研究发现，主要问题在于语义信息在数据增强过程中的漂移。当提供足够的监督时，可以缓解问题。但是，如果几乎没有指导，错误的正则化将误导网络并破坏算法的性能。为了解决该问题，我们（1）提出了一种基于插值的方法来构建更可靠的正样品对； （2）设计一种新颖的对比损失，以指导学习网络的嵌入以在样品之间进行线性更改，从而通过扩大保证金决策边界来提高网络的歧视能力。由于未引入破坏性正则化，因此我们提出的算法的性能在很大程度上得到了改善。具体而言，所提出的算法的表现优于第二好算法（COMATT），而当CIFAR-10数据集中的每个类只有两个标签可用时，可以实现88.73％的分类精度，占5.3％。此外，我们通过通过我们提出的策略大大改善现有最新算法的性能，进一步证明了所提出的方法的普遍性。
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在深度学习研究中，自学学习（SSL）引起了极大的关注，引起了计算机视觉和遥感社区的兴趣。尽管计算机视觉取得了很大的成功，但SSL在地球观测领域的大部分潜力仍然锁定。在本文中，我们对在遥感的背景下为计算机视觉的SSL概念和最新发展提供了介绍，并回顾了SSL中的概念和最新发展。此外，我们在流行的遥感数据集上提供了现代SSL算法的初步基准，从而验证了SSL在遥感中的潜力，并提供了有关数据增强的扩展研究。最后，我们确定了SSL未来研究的有希望的方向的地球观察（SSL4EO），以铺平了两个领域的富有成效的相互作用。
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