Long-tailed recognition with imbalanced class distribution naturally emerges in practical machine learning applications. Existing methods such as data reweighing, resampling, and supervised contrastive learning enforce the class balance with a price of introducing imbalance between instances of head class and tail class, which may ignore the underlying rich semantic substructures of the former and exaggerate the biases in the latter. We overcome these drawbacks by a novel ``subclass-balancing contrastive learning (SBCL)'' approach that clusters each head class into multiple subclasses of similar sizes as the tail classes and enforce representations to capture the two-layer class hierarchy between the original classes and their subclasses. Since the clustering is conducted in the representation space and updated during the course of training, the subclass labels preserve the semantic substructures of head classes. Meanwhile, it does not overemphasize tail class samples, so each individual instance contribute to the representation learning equally. Hence, our method achieves both the instance- and subclass-balance, while the original class labels are also learned through contrastive learning among subclasses from different classes. We evaluate SBCL over a list of long-tailed benchmark datasets and it achieves the state-of-the-art performance. In addition, we present extensive analyses and ablation studies of SBCL to verify its advantages.


翻译:长尾识别中因类别分布不平衡而自然出现在实际机器学习应用中。现有方法如数据重加权、重采样及监督对比学习,在实现类别平衡的同时,会引入头部类与尾部类实例间的不平衡,这可能忽略前者丰富的语义子结构,并放大后者的偏差。我们通过一种新颖的"子类平衡对比学习(SBCL)"方法克服这些缺陷,该方法将每个头部类聚合成与尾部类规模相近的多个子类,并强制表征捕捉原始类别与其子类之间的两层类层次结构。由于聚类在表征空间中进行并在训练过程中更新,子类标签保留了头部类的语义子结构。同时,该方法不过度强调尾部类样本,使每个单独实例对表征学习做出同等贡献。因此,我们的方法实现了实例平衡与子类平衡,同时通过不同类别子类间的对比学习学习原始类标签。我们在多个长尾基准数据集上评估SBCL,它达到了最先进的性能。此外,我们提供了SBCL的广泛分析和消融研究以验证其优势。

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
【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
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
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Generative Pretraining for Black-Box Optimization
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月19日
Arxiv
12+阅读 · 2021年9月13日
Arxiv
37+阅读 · 2021年8月2日
Phase-aware Speech Enhancement with Deep Complex U-Net
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+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
10+阅读 · 6月15日
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
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
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员