计算机研究与发展2021,Vol.58Issue(12) :2573-2584.DOI:10.7544/issn1000-1239.2021.20210999

基于对比约束的可解释小样本学习

Interpretable Few-Shot Learning with Contrastive Constraint

张玲玲 陈一苇 吴文俊 魏笔凡 罗炫 常晓军 刘均
计算机研究与发展2021,Vol.58Issue(12) :2573-2584.DOI:10.7544/issn1000-1239.2021.20210999

基于对比约束的可解释小样本学习

Interpretable Few-Shot Learning with Contrastive Constraint

张玲玲 1陈一苇 1吴文俊 1魏笔凡 1罗炫 1常晓军 2刘均1
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作者信息

  • 1. 西安交通大学计算机科学与技术学院 西安 710049
  • 2. 皇家墨尔本理工大学计算技术学院 澳大利亚墨尔本3000
  • 折叠

摘要

不同于基于大规模监督的深度学习方法,小样本学习旨在从极少的几个样本中学习这类样本的特性,其更符合人脑的视觉认知机制.近年来,小样本学习受到很多学者关注,他们联合元学习训练模式与度量学习理论,挖掘查询集(无标记样本)和支持集(少量标记样本)在特征空间的语义相似距离,取得不错的小样本分类性能.然而,这些方法的可解释性偏弱,不能为用户提供一种便于直观理解的小样本推理过程.为此,提出一种基于区域注意力机制的小样本分类网络INT-FSL,旨在揭示小样本分类中的2个关键问题:1)图像哪些关键位置的视觉特征在决策中发挥了重要作用;2)这些关键位置的视觉特征能体现哪些类别的特性.除此之外,尝试在每个小样本元任务中设计全局和局部2种对比学习机制,利用数据内部信息来缓解小样本场景中的监督信息匮乏问题.在3个真实图像数据集上进行了详细的实验分析,结果表明:所提方法INT-FSL不仅能有效提升当前小样本学习方法的分类性能,还具备良好的过程可解释性.

关键词

小样本学习/可解释性分析/对比学习/局部描述子/图像识别

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基金项目

国家重点研发计划项目(2020AAA0108800)

国家自然科学基金(62137002)

国家自然科学基金(61937001)

国家自然科学基金(62176209)

国家自然科学基金(62176207)

国家自然科学基金(62106190)

国家自然科学基金(62050194)

国家自然科学基金创新群体(61721002)

教育部创新团队(IRT_17R86)

基于MOOC中国的"一带一路"人才培养的线上线下混合教学支撑信息化平台与服务体系()

中国博士后面上项目(2020M683493)

中国工程科技知识中心项目()

中央高校基本科研项目(Xhj032021013-02)

出版年

2021
计算机研究与发展
中国科学院计算技术研究所 中国计算机学会

计算机研究与发展

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:2.649
ISSN:1000-1239
被引量6
参考文献量1
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