The power of DNNs depends heavily on the quantity and quality of training data. However, collecting and annotating data on a large scale is often costly and time-consuming, which severely hinders the application of DNNs. To address this issue, we explore a new task, termed as dataset expansion, which seeks to expand a ready-to-use small dataset by automatically creating new labeled samples. To this end, we present a Guided Imagination Framework (GIF) that leverages cutting-edge generative models (e.g., DALL-E2, Stable Diffusion (SD)) to ``imagine'' and create informative new data from the input seed data. Specifically, GIF conducts data imagination by optimizing the latent features of the seed data in the semantically meaningful space of the prior model, which are used to create photo-realistic images with new content. To guide the imagination towards creating informative samples for model training, we introduce two key criteria, i.e., class-maintained information boosting and sample diversity promotion. The two criteria are verified to be essential for effective dataset expansion: GIF-SD obtains 13.5\% higher model accuracy on natural image datasets than unguided expansion with SD. With these essential criteria, GIF expands datasets effectively in various small-data scenarios, boosting model accuracy by 36.9\% on average over six natural image datasets and by 13.5\% on average over three medical datasets. The source code will be released: \url{https://github.com/Vanint/DatasetExpansion}.


翻译:深度神经网络的性能高度依赖于训练数据的数量和质量。然而,大规模收集和标注数据通常成本高昂且耗时,这严重制约了深度神经网络的应用。为解决这一问题,我们探索了一项新任务,即数据集扩展,旨在通过自动生成新的标注样本来扩展现有小型数据集。为此,我们提出了一种引导想象框架(GIF),该框架利用尖端生成模型(如DALL-E2、稳定扩散模型(SD))从输入种子数据中“想象”并生成信息丰富的新数据。具体而言,GIF通过优化种子数据在先验模型语义有意义空间中的潜在特征来执行数据想象,从而生成具有新内容的光照真实图像。为引导想象过程生成对模型训练有益的样本,我们引入两个关键准则:保持类别信息增强与促进样本多样性。这两个准则被验证对有效数据集扩展至关重要:在自然图像数据集上,GIF-SD相比使用SD进行无引导扩展,模型准确率提升13.5%。借助这些基本准则,GIF在各种小数据场景下有效扩展数据集,在六个自然图像数据集上平均提升模型准确率36.9%,在三个医学数据集上平均提升13.5%。源代码将公开发布:\url{https://github.com/Vanint/DatasetExpansion}。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
1+阅读 · 2023年4月24日
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
1+阅读 · 30分钟前
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
4+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
8+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
8+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员