The availability of data is limited in some fields, especially for object detection tasks, where it is necessary to have correctly labeled bounding boxes around each object. A notable example of such data scarcity is found in the domain of marine biology, where it is useful to develop methods to automatically detect submarine species for environmental monitoring. To address this data limitation, the state-of-the-art machine learning strategies employ two main approaches. The first involves pretraining models on existing datasets before generalizing to the specific domain of interest. The second strategy is to create synthetic datasets specifically tailored to the target domain using methods like copy-paste techniques or ad-hoc simulators. The first strategy often faces a significant domain shift, while the second demands custom solutions crafted for the specific task. In response to these challenges, here we propose a transfer learning framework that is valid for a generic scenario. In this framework, generated images help to improve the performances of an object detector in a few-real data regime. This is achieved through a diffusion-based generative model that was pretrained on large generic datasets, and is not trained on the task-specific domain. We validate our approach on object detection tasks, specifically focusing on fishes in an underwater environment, and on the more common domain of cars in an urban setting. Our method achieves detection performance comparable to models trained on thousands of images, using only a few hundreds of input data. Our results pave the way for new generative AI-based protocols for machine learning applications in various domains, for instance ranging from geophysics to biology and medicine.


翻译:某些领域的数据可用性有限,尤其是在目标检测任务中,需要为每个对象标注正确的边界框。海洋生物学领域是这类数据稀缺的典型案例,其中开发自动检测水下物种的方法对环境监测具有重要意义。针对数据不足的问题,当前最先进的机器学习策略主要采用两种方法:第一种是在现有数据集上预训练模型,再推广至特定目标领域;第二种是通过复制粘贴技术或专用模拟器等方法,生成专门针对目标领域的合成数据集。第一种策略常面临显著的领域偏移,而第二种则需要为特定任务定制解决方案。为应对这些挑战,我们提出了一种适用于通用场景的迁移学习框架。在该框架中,生成的图像有助于在少量真实数据条件下提升目标检测器的性能。这一实现基于扩散生成模型,该模型在大规模通用数据集上预训练,且未在特定任务领域进行训练。我们在目标检测任务上验证了该方法,重点关注水下环境中的鱼类,以及城市环境中更为常见的车辆领域。我们的方法仅需数百张输入图像即可实现与数千张图像训练模型相当的检测性能。这一结果为基于生成式人工智能的机器学习应用协议开辟了新路径,可广泛适用于从地球物理学到生物学和医学等多个领域。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30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
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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 · 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
1+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月20日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:30
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:43
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:26
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:12
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
17+阅读 · 6月2日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30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
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
相关基金
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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 · 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
1+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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员