Deep clustering can optimize representations of instances (i.e., representation learning) and explore the inherent data distribution (i.e., clustering) simultaneously, which demonstrates a superior performance over conventional clustering methods with given features. However, the coupled objective implies a trivial solution that all instances collapse to the uniform features. To tackle the challenge, a two-stage training strategy is developed for decoupling, where it introduces an additional pre-training stage for representation learning and then fine-tunes the obtained model for clustering. Meanwhile, one-stage methods are developed mainly for representation learning rather than clustering, where various constraints for cluster assignments are designed to avoid collapsing explicitly. Despite the success of these methods, an appropriate learning objective tailored for deep clustering has not been investigated sufficiently. In this work, we first show that the prevalent discrimination task in supervised learning is unstable for one-stage clustering due to the lack of ground-truth labels and positive instances for certain clusters in each mini-batch. To mitigate the issue, a novel stable cluster discrimination (SeCu) task is proposed and a new hardness-aware clustering criterion can be obtained accordingly. Moreover, a global entropy constraint for cluster assignments is studied with efficient optimization. Extensive experiments are conducted on benchmark data sets and ImageNet. SeCu achieves state-of-the-art performance on all of them, which demonstrates the effectiveness of one-stage deep clustering. Code is available at \url{https://github.com/idstcv/SeCu}.


翻译:深度聚类能够同时优化实例的表示(即表示学习)并探索内在数据分布(即聚类),相比于使用给定特征的传统聚类方法表现出更优性能。然而,耦合的目标隐含着所有实例坍缩至统一特征的平凡解。为解决这一挑战,提出了一种两阶段训练策略进行解耦,其中额外引入预训练阶段进行表示学习,再微调所得模型用于聚类。与此同时,单阶段方法主要针对表示学习而非聚类开发,通过设计各种聚类分配约束显式避免坍缩。尽管这些方法取得了成功,但针对深度聚类的合适学习目标尚未得到充分研究。本文首先表明,由于缺乏真实标签且每个小批量中某些聚类缺少正实例,监督学习中广泛使用的判别任务在单阶段聚类中是不稳定的。为缓解该问题,提出一种新颖的稳定聚类判别(SeCu)任务,并据此获得新的难度感知聚类准则。此外,研究了带高效优化的聚类分配全局熵约束。在基准数据集和ImageNet上进行了广泛实验。SeCu在所有数据集上均达到最先进性能,验证了单阶段深度聚类的有效性。代码见\url{https://github.com/idstcv/SeCu}。

0
下载
关闭预览

相关内容

【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
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
【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
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+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
47+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
2+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
11+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:28
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
11+阅读 · 2023年8月28日
Arxiv
20+阅读 · 2022年10月10日
Arxiv
23+阅读 · 2022年2月24日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
A Survey on Deep Transfer Learning
Arxiv
11+阅读 · 2018年8月6日
Arxiv
15+阅读 · 2018年2月4日
相关基金
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
18+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
47+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
2+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