概括跨越不同视觉域的学习表现的能力,例如在真正的照片,剪贴画,绘画和草图之间是人类视觉系统的基本容量。在本文中,不同于利用一些(或全部)源域监控的大多数跨域工作,我们接近一个相对较新的,非常实用的无监督域泛化(UDG)设置在既不源也不在源域中没有培训监督。我们的方法是基于跨域(BRAD)的桥梁​​的自我监督学习 - 辅助桥域附有一组从每个训练域的Brad将视觉(图像到图像)映射保留的一组语义。 BRAD和MAPPAPAPPED(端到端)与对比的自我监督表示模型一起学习(端到端),其用语义对齐每个域将每个域对齐,因此隐含地驱动所有域(见或看不见)语义上彼此对齐。在这项工作中,我们展示了如何使用边缘正则化的布拉德,我们的方法在多个基准和一系列任务中实现了显着的增益,包括UDG,少量UDA和跨多个域数据集的无监督概括(包括指向未经看明域的概念和课程)。
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自我监督的学习(SSL)最近成为特征学习方法中的最爱。因此,它可以吸引域适应方法来考虑结合SSL。直觉是强制执行实例级别一致性,使得预测器在域中变得不变。但是,域适应制度中的大多数现有SSL方法通常被视为独立的辅助组件,使域自适应的签名无人看管。实际上,域间隙消失的最佳区域和SSL PERUSES的实例级别约束可能根本不一致。从这一点来看,我们向一个特定的范式的自我监督学习量身定制,用于域适应,即可转让的对比学习(TCL),这与SSL和所需的跨域转移性相一致地联系起来。我们发现对比学习本质上是一个合适的域适应候选者,因为它的实例不变性假设可以方便地促进由域适应任务青睐的跨域类级不变性。基于特定的记忆库结构和伪标签策略,TCL然后通过清洁和新的对比损失来惩罚源头和靶之间的跨域内域差异。免费午餐是由于纳入对比学习,TCL依赖于移动平均的关键编码器,自然地实现了用于目标数据的伪标签的暂停标签,这避免了无额外的成本。因此,TCL有效地减少了跨域间隙。通过对基准(Office-Home,Visda-2017,Diamet-Five,PACS和Domainnet)进行广泛的实验,用于单源和多源域适配任务,TCL已经证明了最先进的性能。
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为了将训练有素的模型直接概括为看不见的目标域,域概括(DG)是一种新提出的学习范式,引起了很大的关注。以前的DG模型通常需要在训练过程中观察到的源域中的足够数量的带注释的样品。在本文中,我们放宽了有关完全注释的要求,并研究了半监督域的概括(SSDG),在训练过程中,只有一个源域与其他完全未标记的域一起完全注释。由于要解决观察到的源域之间的域间隙和预测看不见的目标域之间的挑战,我们提出了一个通过关节域吸引的标签和双分类器的新型深框架,以产生高质量的伪标记。具体来说,为了预测域移位下的准确伪标记,开发了一个域吸引的伪标记模块。此外,考虑到概括和伪标记之间的目标不一致:前者防止在所有源域上过度拟合,而后者可能过分适合未标记的源域,以高精度,我们采用双分类器来独立执行伪标记和域名,并在训练过程中执行伪造域通用化。 。当为未标记的源域生成准确的伪标记时,将域混合操作应用于标记和未标记域之间的新域,这对于提高模型的通用能力是有益的。公开可用的DG基准数据集的广泛结果显示了我们提出的SSDG方法的功效。
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无监督域适应(UDA)旨在将知识从相关但不同的良好标记的源域转移到新的未标记的目标域。大多数现有的UDA方法需要访问源数据,因此当数据保密而不相配在隐私问题时,不适用。本文旨在仅使用培训的分类模型来解决现实设置,而不是访问源数据。为了有效地利用适应源模型,我们提出了一种新颖的方法,称为源假设转移(拍摄),其通过将目标数据特征拟合到冻结源分类模块(表示分类假设)来学习目标域的特征提取模块。具体而言,拍摄挖掘出于特征提取模块的信息最大化和自我监督学习,以确保目标特征通过同一假设与看不见的源数据的特征隐式对齐。此外,我们提出了一种新的标签转移策略,它基于预测的置信度(标签信息),然后采用半监督学习来将目标数据分成两个分裂,然后提高目标域中的较为自信预测的准确性。如果通过拍摄获得预测,我们表示标记转移为拍摄++。关于两位数分类和对象识别任务的广泛实验表明,拍摄和射击++实现了与最先进的结果超越或相当的结果,展示了我们对各种视域适应问题的方法的有效性。代码可用于\ url {https://github.com/tim-learn/shot-plus}。
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最近的特征对比学习(FCL)在无监督的代表学习中表现出了有希望的表现。然而,对于近置表示学习,其中标记的数据和未标记数据属于相同的语义空间,FCL不能显示由于在优化期间不涉及类语义而无法占用的压倒性增益。因此,产生的特征不保证由来自标记数据中学到的类重量轻松归类,尽管它们是富有的信息。为了解决这个问题,我们在本文中提出了一种新颖的概率对比学习(PCL),这不仅产生了丰富的功能,而且还强制执行它们以分布在课堂上的原型。具体而言,我们建议在SoftMax之后使用输出概率来执行对比学习而不是FCL中提取的功能。显然,这种方法可以在优化期间利用类语义。此外,我们建议在传统的FCL中删除$ \ ell_ {2} $归一化,并直接使用$ \ ell_ {1} $ - 归一化对比学习的概率。我们提出的PCL简单有效。我们在三个近距离图像分类任务中进行广泛的实验,即无监督域适应,半监督学习和半监督域适应。多个数据集上的结果表明,我们的PCL可以一致地获得相当大的收益并实现所有三个任务的最先进的性能。
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深层模型必须学习强大而可转移的表示形式,以便在新领域上表现良好。尽管已经提出了域转移方法(例如,域的适应性,域的概括)来学习跨域的可转移表示,但通常将它们应用于在Imagenet上预先训练的重置骨架。因此,现有作品很少关注预训练对域转移任务的影响。在本文中,我们对领域适应和泛化的预训练进行了广泛的研究和深入分析,即:网络体系结构,大小,训练损失和数据集。我们观察到,仅使用最先进的主链优于现有的最先进的域适应基线,并将新的基本线设置为Office-Home和Domainnet在10.7 \%和5.5 \%上提高。我们希望这项工作可以为未来的领域转移研究提供更多见解。
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主流最先进的域泛化算法倾向于优先考虑跨域语义不变性的假设。同时,固有的域内风格不变性通常被低估并放在架子上。在本文中,我们揭示了利用域内风格的不变性,在提高域泛化效率方面也具有关键重要性。我们验证了网络对域功能不变并在实例之间共享的内容至关重要,以便网络锐化其理解并提高其语义判别能力。相应地,我们还提出了一种新颖的“陪审团”机制,在域之间学习有用的语义特征共性特别有效。我们的完整型号称为Steam可以被解释为新颖的概率图形模型,该图形模型需要方便的两种内存库的方便结构:语义特征银行和风格的功能库。经验结果表明,我们的拟议框架通过清晰的边缘超越了最先进的方法。
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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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Models should be able to adapt to unseen data during test-time to avoid performance drops caused by inevitable distribution shifts in real-world deployment scenarios. In this work, we tackle the practical yet challenging test-time adaptation (TTA) problem, where a model adapts to the target domain without accessing the source data. We propose a simple recipe called \textit{Data-efficient Prompt Tuning} (DePT) with two key ingredients. First, DePT plugs visual prompts into the vision Transformer and only tunes these source-initialized prompts during adaptation. We find such parameter-efficient finetuning can efficiently adapt the model representation to the target domain without overfitting to the noise in the learning objective. Second, DePT bootstraps the source representation to the target domain by memory bank-based online pseudo-labeling. A hierarchical self-supervised regularization specially designed for prompts is jointly optimized to alleviate error accumulation during self-training. With much fewer tunable parameters, DePT demonstrates not only state-of-the-art performance on major adaptation benchmarks VisDA-C, ImageNet-C, and DomainNet-126, but also superior data efficiency, i.e., adaptation with only 1\% or 10\% data without much performance degradation compared to 100\% data. In addition, DePT is also versatile to be extended to online or multi-source TTA settings.
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我们考虑无监督的域适应性(UDA),其中使用来自源域(例如照片)的标记数据,而来自目标域(例如草图)的未标记数据用于学习目标域的分类器。常规的UDA方法(例如,域对抗训练)学习域不变特征,以改善对目标域的概括。在本文中,我们表明,对比的预训练,它在未标记的源和目标数据上学习功能,然后在标记的源数据上进行微调,具有强大的UDA方法的竞争力。但是,我们发现对比前训练不会学习域不变特征,这与常规的UDA直觉不同。从理论上讲,我们证明了对比的预训练可以学习在跨域下微调但仍通过解开域和类信息来概括到目标域的特征。我们的结果表明,UDA不需要域的不变性。我们从经验上验证了基准视觉数据集的理论。
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无监督的域适应性(DA)中的主要挑战是减轻源域和目标域之间的域移动。先前的DA工作表明,可以使用借口任务来通过学习域不变表示来减轻此域的转移。但是,实际上,我们发现大多数现有的借口任务对其他已建立的技术无效。因此,我们从理论上分析了如何以及何时可以利用子公司借口任务来协助给定DA问题的目标任务并制定客观的子公司任务适用性标准。基于此标准,我们设计了一个新颖的贴纸干预过程和铸造贴纸分类的过程,作为监督的子公司DA问题,该问题与目标任务无监督的DA同时发生。我们的方法不仅改善了目标任务适应性能,而且还促进了面向隐私的无源DA,即没有并发源目标访问。标准Office-31,Office-Home,Domainnet和Visda基准的实验证明了我们对单源和多源无源DA的优势。我们的方法还补充了现有的无源作品,从而实现了领先的绩效。
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对分布(OOD)数据的概括是人类自然的能力,但对于机器而言挑战。这是因为大多数学习算法强烈依赖于i.i.d.〜对源/目标数据的假设,这在域转移导致的实践中通常会违反。域的概括(DG)旨在通过仅使用源数据进行模型学习来实现OOD的概括。在过去的十年中,DG的研究取得了长足的进步,导致了广泛的方法论,例如,基于域的一致性,元学习,数据增强或合奏学习的方法,仅举几例;还在各个应用领域进行了研究,包括计算机视觉,语音识别,自然语言处理,医学成像和强化学习。在本文中,首次提供了DG中的全面文献综述,以总结过去十年来的发展。具体而言,我们首先通过正式定义DG并将其与其他相关领域(如域适应和转移学习)联系起来来涵盖背景。然后,我们对现有方法和理论进行了彻底的审查。最后,我们通过有关未来研究方向的见解和讨论来总结这项调查。
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自我监督学习的最新进展证明了多种视觉任务的有希望的结果。高性能自我监督方法中的一个重要成分是通过培训模型使用数据增强,以便在嵌入空间附近的相同图像的不同增强视图。然而,常用的增强管道整体地对待图像,忽略图像的部分的语义相关性-e.g。主题与背景 - 这可能导致学习杂散相关性。我们的工作通过调查一类简单但高度有效的“背景增强”来解决这个问题,这鼓励模型专注于语义相关内容,劝阻它们专注于图像背景。通过系统的调查,我们表明背景增强导致在各种任务中跨越一系列最先进的自我监督方法(MOCO-V2,BYOL,SWAV)的性能大量改进。 $ \ SIM $ + 1-2%的ImageNet收益,使得与监督基准的表现有关。此外,我们发现有限标签设置的改进甚至更大(高达4.2%)。背景技术增强还改善了许多分布换档的鲁棒性,包括天然对抗性实例,想象群-9,对抗性攻击,想象成型。我们还在产生了用于背景增强的显着掩模的过程中完全无监督的显着性检测进展。
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Human adaptability relies crucially on the ability to learn and merge knowledge both from supervised and unsupervised learning: the parents point out few important concepts, but then the children fill in the gaps on their own. This is particularly effective, because supervised learning can never be exhaustive and thus learning autonomously allows to discover invariances and regularities that help to generalize. In this paper we propose to apply a similar approach to the task of object recognition across domains: our model learns the semantic labels in a supervised fashion, and broadens its understanding of the data by learning from self-supervised signals how to solve a jigsaw puzzle on the same images. This secondary task helps the network to learn the concepts of spatial correlation while acting as a regularizer for the classification task. Multiple experiments on the PACS, VLCS, Office-Home and digits datasets confirm our intuition and show that this simple method outperforms previous domain generalization and adaptation solutions. An ablation study further illustrates the inner workings of our approach.
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视觉域的适应性(DA)试图将经过训练的模型转移到分发转移的未看到的,未标记的域,但是方法通常着重于适应卷积神经网络体系结构,并使用有监督的成像网表示。在这项工作中,我们将重点转移到将现代体系结构改编成对象识别的重点 - 越来越流行的视觉变压器(VIT)以及基于自我监督的学习(SSL)的现代预测。受到最新SSL方法的启发,该方法是基于通过掩盖或裁剪生成的部分图像输入的学习的 - 要么通过学习预测缺失的像素或学习代表性的不断增强来进行这种增强 - 我们提出了简单的两阶段适应性PACMAC自我监督VIT的算法。 PACMAC首先在汇总源和目标数据上执行内域SSL,以学习任务歧视性特征,然后探究该模型的预测一致性,这些歧视性的一致性是通过新的注意力条件掩盖策略生成的一组部分目标输入,以识别自我候选者的可靠候选者-训练。我们的简单方法导致对使用VIT和对标准对象识别基准的自我监督初始化的竞争方法的性能一致。可在https://github.com/virajprabhu/pacmac上找到代码
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域泛化(DG)是一个难度的学习问题,旨在学习一个概念域的概念模型。最近的巨型预训练模型,如剪辑和GPT-3,即基础模型(FMS),已被证明对许多分布换档具有强大,因此应导致DG的大量改进。在这项工作中,我们研究了在图像分类中采用DG问题采用剪辑的通用方法,在那里我们评估了天真零射击学习和全DG学习设置。对于后者,我们提出了AP(摊销提示),作为迅速生成形式的域推断的新方法。在域泛化基准上使用多个标准数据集,即PACS,VLC,OfficeHome和Terraincognita,Clip提供了可比的性能而无需微调任何参数,这表明FM在DG中的适用性和重要性。此外,我们表明,组合域提示跟踪带剪辑使AP能够以大的余量越大,从71.3 \%升高到79.3 \%的精度。我们希望我们的方法的简单性和成功强调强调的重要性并导致更广泛采用和分析域泛化领域的基础模型。
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半监督域适应(SSDA)是一种具有挑战性的问题,需要克服1)以朝向域的较差的数据和2)分布换档的方法。不幸的是,由于培训数据偏差朝标标样本训练,域适应(DA)和半监督学习(SSL)方法的简单组合通常无法解决这两个目的。在本文中,我们介绍了一种自适应结构学习方法,以规范SSL和DA的合作。灵感来自多视图学习,我们建议的框架由共享特征编码器网络和两个分类器网络组成,用于涉及矛盾的目的。其中,其中一个分类器被应用于组目标特征以提高级别的密度,扩大了鲁棒代表学习的分类集群的间隙。同时,其他分类器作为符号器,试图散射源功能以增强决策边界的平滑度。目标聚类和源扩展的迭代使目标特征成为相应源点的扩张边界内的封闭良好。对于跨域特征对齐和部分标记的数据学习的联合地址,我们应用最大平均差异(MMD)距离最小化和自培训(ST)将矛盾结构投影成共享视图以进行可靠的最终决定。对标准SSDA基准的实验结果包括Domainnet和Office-Home,展示了我们对最先进的方法的方法的准确性和稳健性。
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Domain Adaptation is an actively researched problem in Computer Vision. In this work, we propose an approach that leverages unsupervised data to bring the source and target distributions closer in a learned joint feature space. We accomplish this by inducing a symbiotic relationship between the learned embedding and a generative adversarial network. This is in contrast to methods which use the adversarial framework for realistic data generation and retraining deep models with such data. We demonstrate the strength and generality of our approach by performing experiments on three different tasks with varying levels of difficulty: (1) Digit classification (MNIST, SVHN and USPS datasets) (2) Object recognition using OFFICE dataset and (3) Domain adaptation from synthetic to real data. Our method achieves state-of-the art performance in most experimental settings and by far the only GAN-based method that has been shown to work well across different datasets such as OFFICE and DIGITS.
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当自我监督的模型已经显示出比在规模上未标记的数据训练的情况下的监督对方的可比视觉表现。然而,它们的功效在持续的学习(CL)场景中灾难性地减少,其中数据被顺序地向模型呈现给模型。在本文中,我们表明,通过添加将表示的当前状态映射到其过去状态,可以通过添加预测的网络来无缝地转换为CL的蒸馏机制。这使我们能够制定一个持续自我监督的视觉表示的框架,学习(i)显着提高了学习象征的质量,(ii)与若干最先进的自我监督目标兼容(III)几乎没有近似参数调整。我们通过在各种CL设置中培训六种受欢迎的自我监督模型来证明我们的方法的有效性。
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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。
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