Detecting and rejecting unknown out-of-distribution (OOD) samples is critical for deployed neural networks to void unreliable predictions. In real-world scenarios, however, the efficacy of existing OOD detection methods is often impeded by the inherent imbalance of in-distribution (ID) data, which causes significant performance decline. Through statistical observations, we have identified two common challenges faced by different OOD detectors: misidentifying tail class ID samples as OOD, while erroneously predicting OOD samples as head class from ID. To explain this phenomenon, we introduce a generalized statistical framework, termed ImOOD, to formulate the OOD detection problem on imbalanced data distribution. Consequently, the theoretical analysis reveals that there exists a class-aware bias item between balanced and imbalanced OOD detection, which contributes to the performance gap. Building upon this finding, we present a unified training-time regularization technique to mitigate the bias and boost imbalanced OOD detectors across architecture designs. Our theoretically grounded method translates into consistent improvements on the representative CIFAR10-LT, CIFAR100-LT, and ImageNet-LT benchmarks against several state-of-the-art OOD detection approaches. Code is available at https://github.com/alibaba/imood.


翻译:检测并拒识未知的分布外(OOD)样本对于已部署的神经网络避免不可靠预测至关重要。然而,在实际场景中,现有OOD检测方法的有效性常受到分布内(ID)数据固有非平衡性的阻碍,导致性能显著下降。通过统计观察,我们识别了不同OOD检测器面临的两个常见挑战:将尾部类别的ID样本误判为OOD,同时错误地将OOD样本预测为ID中的头部类别。为解释此现象,我们引入了一个广义统计框架(称为ImOOD),以形式化非平衡数据分布上的OOD检测问题。相应的理论分析表明,在平衡与非平衡OOD检测之间存在一个类别感知的偏差项,该偏差导致了性能差距。基于这一发现,我们提出了一种统一的训练时正则化技术,以减轻该偏差并提升跨架构设计的非平衡OOD检测器性能。我们这种具有理论依据的方法,在具有代表性的CIFAR10-LT、CIFAR100-LT和ImageNet-LT基准测试中,相较于多种先进的OOD检测方法,均实现了持续的性能提升。代码发布于https://github.com/alibaba/imood。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员