Image classification is a crucial task in machine learning. In recent years, this field has witnessed rapid development, with a series of image classification models being proposed and achieving state-of-the-art (SOTA) results. Parallelly, with the advancement of quantum technologies, quantum machine learning has attracted a lot of interest. In particular, a class of algorithms known as variational quantum algorithms (VQAs) has been extensively studied to improve the performance of classical machine learning. In this paper, we propose a novel image classification framework using VQAs. The major advantage of our framework is the elimination of the need for the global pooling operation typically performed at the end of classical image classification models. While global pooling can help to reduce computational complexity, it often results in a significant loss of information. By removing the global pooling module before the output layer, our approach allows for effectively capturing more discriminative features and fine-grained details in images, leading to improved classification performance. Moreover, employing VQAs enables our framework to have fewer parameters compared to the classical framework, even in the absence of global pooling, which makes it more advantageous in preventing overfitting. We apply our method to different SOTA image classification models and demonstrate the superiority of the proposed quantum architecture over its classical counterpart through a series of experiments on public datasets.


翻译:图像分类是机器学习中的一项关键任务。近年来,该领域发展迅速,一系列图像分类模型相继被提出并取得了最先进(SOTA)的结果。与此同时,随着量子技术的发展,量子机器学习引起了广泛关注。特别是,一类称为变分量子算法(VQAs)的算法被广泛研究,以提升经典机器学习的性能。在本文中,我们提出了一种使用VQAs的新型图像分类框架。该框架的主要优势在于消除了经典图像分类模型末尾通常执行的全局池化操作。虽然全局池化有助于降低计算复杂度,但它常常导致显著的信息损失。通过移除输出层前的全局池化模块,我们的方法能够有效捕获图像中更具判别性的特征和细粒度细节,从而提升分类性能。此外,即使在没有全局池化的情况下,使用VQAs也能使我们的框架相比经典框架具有更少的参数,这使其在防止过拟合方面更具优势。我们将该方法应用于不同的SOTA图像分类模型,并通过在公开数据集上的一系列实验,证明了所提出的量子架构相对于经典对应架构的优越性。

0
下载
关闭预览

相关内容

图像分类,顾名思义,是一个输入图像,输出对该图像内容分类的描述的问题。它是计算机视觉的核心,实际应用广泛。
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
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
1+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
A Survey on Data Augmentation for Text Classification
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
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+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
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
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
1+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