Decoupling Representation and Classifier for Long-tailed Recognition

Kang B., Xie S., Rohrbach M., Yan Z., Gordo A., Feng J. and Kalantidis Y. Decoupling representation and classifier for long-tailed recognition. In International Conference on Learning Representations (ICLR), 2014.

概

本文通过拆解特征学习和分类器训练得出, Instance-sampling能学习到足够好的特征, 我们只需对分类器进行一些处理, 就能得到更好的处理结果.

主要内容

Sampling

针对长短尾的数据, 我们常用重采样的方式来应对, 一般的采样方式可以表述为如下的形式:
$$p_j=\frac{n_j^q}{{\sum }_{i=1}^C{n}_i^q},j=1,2,\cdots ,C$$
其中$p_j$是采样第$j$类的概率, $n_j$是第$j$的训练数据的数目, 共有$C$类.
通过指定不同的$q\in [0,1]$, 有下面的不同采样方式:

• Instance-balanced sampling: $q=1$, 就是我们最常使用的, 每一个样本都是等概率被选中的;
• Class-balanced sampling: $q=0$, 可以看成先等概率选择采样的类, 再在此类中等概率选择样本;
• Square-root sampling: $q=1/2$;
• Progressively-balanced sampling: 这是一个混合, 在训练的开始阶段, 偏向instance-balanced sampling, 在训练的后期阶段, 偏向class-balanced sampling:
  $$p_j^{PB}(t)=(1-\frac{t}{T})p_j^{IB}+\frac{t}{T}{p}_j^{CB}.$$

分类器

分类器作者列举了三种:

1. Classifier Re-training (cRT). 即固定encoder部分, 随机初始化$W,b$, 然后重新训练它们($W^{T}f+b$);
2. Nearest Class Mean classifier (NCM). 首先对每个类计算归一化的均值, 然后看输入的特征和哪个最接近(${\ell }_2$或者cosine 相似度);
3. $\tau$-normalized classifier ($\tau$-normalized):
   $$w_i=\frac{w_i}{\Vert w_i{\Vert }^{\tau }},$$
   用$w_i$替换$w_i$, 其中$\tau \in (0,1)$. 因为作者认为$\Vert w_i\Vert$的大小反应了数据量的大小. $\tau$通过交叉验证的方式来选择;
4. Learnable weight scaling (LWS):
   $$w_i=f_i\cdot w_i,f_i=\frac{1}{\Vert w_i{\Vert }^{\tau }},$$
   这里$f_i$是可学习的.

注: 这些分类器训练的时候, 也是可以应用re-balance方法的.
注: 按照作者的说明, 看来作者训练encoder的方式就是单纯联合训练, 我以为使用自监督方法.

代码

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