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元迁移学习在少样本跨域图像分类中的研究

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目的 现有基于元学习的主流少样本学习方法假设训练任务和测试任务服从相同或相似的分布,然而在分布差异较大的跨域任务上,这些方法面临泛化能力弱、分类精度差等挑战.同时,基于迁移学习的少样本学习方法没有考虑到训练和测试阶段样本类别不一致的情况,在训练阶段未能留下足够的特征嵌入空间.为了提升模型在有限标注样本困境下的跨域图像分类能力,提出简洁的元迁移学习(compressed meta transfer learning,CMTL)方法.方法 基于元学习,对目标域中的支持集使用数据增强策略,构建新的辅助任务微调元训练参数,促使分类模型更加适用于域差异较大的目标任务.基于迁移学习,使用自压缩损失函数训练分类模型,以压缩源域中基类数据所占据的特征嵌入空间,微调阶段引导与源域分布差异较大的新类数据有更合适的特征表示.最后,将以上两种策略的分类预测融合视为最终的分类结果.结果 使用mini-ImageNet作为源域数据集进行训练,分别在EuroSAT(European Satellite)、ISIC(International Skin Imaging Collaboration)、CropDiseas(Crop Diseases)和 Chest-X(Chest X-Ray)数据集上测试CMTL模型的跨域图像分类能力,在5-way 1-shot和5-way 5-shot跨域任务中,准确率分别达到68.87％和87.74％、34.47％和49.71％、74.92％和93.37％、22.22％和25.40％.与当前主流少样本跨域图像分类方法比较,提出的CMTL方法在各个数据集中都有较好的跨域图像分类能力.结论 提出的CMTL方法综合了迁移学习和元学习方法各自在跨域任务上的优势,能有效解决少样本跨域图像分类问题.
Meta-transfer learning in cross-domain image classification with few-shot learning

image classificationfew-shot cross-domainmeta learningtransfer learningfew-shot learning(FSL)

杜彦东、冯林、陶鹏、龚勋、王俊

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四川师范大学计算机科学学院,成都 610101

西南交通大学计算机与人工智能学院,成都 610031

四川师范大学商学院,成都 610101

图像分类 少样本跨域 元学习 迁移学习 少样本学习(FSL)

国家自然科学基金国家自然科学基金四川省自然科学基金四川省重点研发项目四川省重点研发项目

61876158719711512023NSFSC02102023YFS02022023YFG0267

2023

10.11834/jig.220664

中国图象图形学报
中国科学院遥感应用研究所,中国图象图形学学会 ,北京应用物理与计算数学研究所

中国图象图形学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.111
ISSN：1006-8961
年,卷(期)：2023.28(9)
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