Domain generalization (DG) aims to learn a generalizable model from multiple training domains such that it can perform well on unseen target domains. A popular strategy is to augment training data to benefit generalization through methods such as Mixup~\cite{zhang2018mixup}. While the vanilla Mixup can be directly applied, theoretical and empirical investigations uncover several shortcomings that limit its performance. Firstly, Mixup cannot effectively identify the domain and class information that can be used for learning invariant representations. Secondly, Mixup may introduce synthetic noisy data points via random interpolation, which lowers its discrimination capability. Based on the analysis, we propose a simple yet effective enhancement for Mixup-based DG, namely domain-invariant Feature mIXup (FIX). It learns domain-invariant representations for Mixup. To further enhance discrimination, we leverage existing techniques to enlarge margins among classes to further propose the domain-invariant Feature MIXup with Enhanced Discrimination (FIXED) approach. We present theoretical insights about guarantees on its effectiveness. Extensive experiments on seven public datasets across two modalities including image classification (Digits-DG, PACS, Office-Home) and time series (DSADS, PAMAP2, UCI-HAR, and USC-HAD) demonstrate that our approach significantly outperforms nine state-of-the-art related methods, beating the best performing baseline by 6.5\% on average in terms of test accuracy. Code is available at: https://github.com/jindongwang/transferlearning/tree/master/code/deep/fixed.


翻译:域泛化(DG)旨在从多个训练域中学习一个可泛化的模型,使其能在未见过的目标域上表现良好。一种流行的策略是通过混合等方法扩充训练数据以促进泛化。尽管原始混合可直接应用,但理论和实验研究揭示了若干限制其性能的缺陷。首先,混合无法有效识别可用于学习不变表征的域和类别信息。其次,混合可能通过随机插值引入合成的噪声数据点,从而降低其判别能力。基于此分析,我们提出了一种简单而有效的基于混合的域泛化增强方法,即域不变特征混合。它学习用于混合的域不变表征。为进一步增强判别能力,我们利用现有技术扩大类别间间隔,进而提出具有增强判别能力的域不变特征混合方法。我们提供了关于其有效性保证的理论见解。在两个模态(包括图像分类:Digits-DG、PACS、Office-Home,以及时间序列:DSADS、PAMAP2、UCI-HAR、USC-HAD)的七个公开数据集上的大量实验表明,我们的方法显著优于九种最先进的相关方法,在测试准确率上平均超过最优基线6.5%。代码见:https://github.com/jindongwang/transferlearning/tree/master/code/deep/fixed。

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
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
【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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
47+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
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
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
Arxiv
126+阅读 · 2020年9月6日
Arxiv
18+阅读 · 2019年1月16日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:03
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:31
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
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
47+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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员