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网站后端用什么语言,网站建设美橙,深圳网站seo地址,海口网站建设电话通过背景抑制和前景对齐促进少样本细粒度识别 摘要 小样本学习和细粒度识别的主要挑战有以下两个方面#xff1a;首先#xff0c;缺乏标记样本使得学习到的模型容易过拟合。其次#xff0c;它还受到背景差异以及数据集的类间差异较小#xff0c;类内差异较大的影响。为了…通过背景抑制和前景对齐促进少样本细粒度识别摘要小样本学习和细粒度识别的主要挑战有以下两个方面首先缺乏标记样本使得学习到的模型容易过拟合。其次它还受到背景差异以及数据集的类间差异较小类内差异较大的影响。为了解决这一具有挑战性的任务我们提出了一个两阶段背景抑制和前景对齐框架该框架由背景激活抑制 (BAS)模块、前景对象对齐 (FOA)模块和局部到局部 (L2L)相似性度量组成。具体而言引入 BAS 模块生成前景掩膜进行定位以减弱背景干扰增强优势前景目标。接着FOA模板根据每个支持样本对查询样本的校正重建每个支持样本的特征映射解决了支持 -查询图像对之间的不对齐问题。为了使所提出的方法能够捕获混淆样本中的细微差异我们提出了一种新的 L2L 相似性度量以进一步测量嵌入空间中一对对齐空间特征之间的局部相似性。核心任务少样本细粒度识别FS-FGR在少样本学习仅提供少量标记样本的设置下识别属于同一超类下的多个细粒度子类例如不同种类的鸟类、犬类、汽车型号等需同时克服少样本学习的过拟合问题和细粒度识别的类内方差大、类间差异小的挑战。不足与创新点创新点两阶段框架文章提出了一个两阶段的背景抑制和前景对齐框架包括背景激活抑制BAS模块和前景对象对齐FOA模块。这一创新设计旨在分别处理背景干扰和支持-查询样本之间的错位问题。背景激活抑制BAS模块BAS模块生成前景掩码进行定位以减弱背景干扰并增强主要前景对象从而提高模型在处理细粒度样本时的鲁棒性。前景对象对齐FOA模块FOA模块根据支持样本与查询样本的匹配关系重建特征图解决支持-查询图像对之间的错位问题。这有助于提高模型在少样本情况下的对齐能力。局部到局部L2L相似度度量提出了一种新的L2L相似度度量方法用于进一步衡量嵌入空间中对齐局部特征之间的相似性以捕捉细微差别。双重相似性推断为了提高模型的鲁棒性文章同时使用原始图像和精细化图像推断特征图的成对相似性。这种双重相似性推断方法可以更好地处理背景干扰问题。不足之处模型复杂性虽然提出的框架在性能上有所提升但增加了模型的复杂性可能导致计算和存储开销的增加。在实际应用中这可能会限制模型的部署和使用。数据集依赖尽管在多个流行的细粒度基准数据集上进行了广泛实验但在更大规模和更多样化的数据集上的泛化性能尚未得到验证。特别是实际应用中的数据分布可能与实验数据集存在显著差异。背景生成和对齐准确性尽管提出了BAS和FOA模块但生成的前景掩码和特征图的对齐准确性可能会受到一些噪声和异常值的影响从而影响整体性能。没有彻底消除对标注的依赖尽管方法中没有直接依赖手动标注的边界框bounding boxes但这种方法仍然间接地依赖于高质量的初始训练数据。如果初始数据中的噪声较多可能会影响模型的训练效果。小样本细粒度的主要挑战:背景差异以及横向观察类间差异较小类内差异较大。研究动机背景干扰问题细粒度图像中不同子类可能具有相似背景如不同鸟类均处于天空、草地背景这些背景会掩盖子类间的细微差异影响识别准确性。虽然人工标注边界框可去除背景但违背了少样本学习 “减少标注负担” 的初衷。前景错位问题同一细粒度子类的对象可能存在姿态、视角、位置等差异导致支持样本与查询样本的前景特征在嵌入空间中错位无法有效匹配局部 discriminative 特征。现有方法缺陷现有 FS-FGR 方法多依赖全局特征或复杂注意力机制要么无法捕捉局部细微差异要么引入过多参数导致效率低下且未同时解决背景干扰和前景错位问题。框架模型:细化阶段的输入由基于原始阶段输入的背景激活抑制模块生成。两个阶段具有相同的结构除了全局分类器外所有参数都是共享的。每个阶段由一个前景对象对齐 (FOA) 模块、一个全局分类器和一个基于 L2L 的相似性比较器组成.整体模型框架通过组合BAS、FOA和L2L相似度度量提供了一个系统化的方法来处理少样本细粒度识别中的关键挑战。具体来说BAS模块负责减弱背景干扰FOA模块解决特征对齐问题L2L相似度度量提高了对细微特征差异的捕捉能力而双重相似性推断则进一步增强了模型的鲁棒性。全局分类损失GCCL的计算流程约束 BAS 模块通过优化 “原始特征→优化特征” 的分类损失强迫 BAS 模块生成 “前景更准确、背景干扰更少” 的优化图像 —— 如果 BAS 的前景定位不准优化特征的分类损失会变大从而反向调整 BAS 的掩码生成逻辑辅助注意力擦除注意力擦除后模型需要用 “不完整的原始特征” 做分类这会强迫模型关注前景的更多区域而不是只依赖局部特征提升前景特征的完整性补充局部损失和之前的 L2L 局部损失配合既保证 “局部特征能精准匹配细粒度差异”又保证 “全局特征能稳定区分不同类别”让模型学习更鲁棒的特征。这是背景激活抑制BAS模块的执行步骤核心是 “自动定位前景并生成优化图像”无需人工标注边界框输入特征图Feature Maps从原始图像比如蜂鸟图提取的多通道特征图生成激活图Activation Map对特征图做通道级聚合得到 “激活图”—— 图中颜色越亮的区域代表特征响应越强对应前景对象生成前景掩码Mask通过阈值筛选激活图把低响应的背景区域抑制设为 0保留高响应的前景区域设为 1得到前景掩码生成优化图像Refined Image用前景掩码在原始图像上框出前景边界框Bounding Box裁剪并放大前景区域最终得到 “去除背景干扰的优化图像”。注意力擦除图。在第二阶段为了鼓励网络最小化整个图像的背景激活和整体激活的比例在输入到全局分类器之前擦除激活高于阈值的原始特征区域这有助于探索前景的整个范围。核心是 “避免模型过度聚焦局部特征强迫学习完整前景”这是 BAS 模块中辅助提升前景完整性的策略核心是 “避免模型过度聚焦局部特征强迫学习完整前景”通道级聚合 生成激活图和 BAS 模块一样先从原始图像提取特征生成激活图生成擦除掩码Erase Mask对激活图设一个高阈值比如最大激活值的 85%把激活值超过阈值的区域标记为 “要擦除的区域”得到擦除掩码特征擦除用擦除掩码和原始特征图做空间级相乘Spatial-wise Multiplication把原始特征中 “过度激活的局部区域” 擦除输出优化特征擦除后的特征图再输入全局分类器强迫模型去关注前景的其他区域从而学习到更完整的前景特征。1.前景对象对齐FOA模块目标解决支持样本与查询样本之间的错位问题确保特征对齐。机制FOA模块根据支持样本与查询样本的匹配关系重建支持样本的特征图以对齐查询样本的特征图。输入特征原始的支持特征\(F_s\)黄色块和查询特征\(F_q\)蓝色块—— 此时二者的前景特征比如图中绿色 / 蓝色小方块因姿态差异在特征图中的位置是错位的计算语义相关矩阵通过计算支持特征与查询特征的局部语义相似度生成 “语义相关矩阵”图中网格—— 矩阵中每个位置的数值代表支持特征块与查询特征块的匹配程度特征对齐用这个相关矩阵对支持特征做空间变换矩阵相乘将支持特征中与查询特征匹配的区域 “移动” 到对应位置输出对齐后的支持特征得到与查询特征空间对齐的支持特征\(F_{s|q}\)此时二者的前景特征在特征图中位置一致避免了错位。2.局部到局部L2L相似度度量目标进一步衡量嵌入空间中对齐局部特征之间的相似性以捕捉细微差别。机制L2L相似度度量方法通过比较对齐后的局部特征提高模型识别细粒度差异的能力。输入对齐后的特征FOA 模块输出的 “对齐后支持特征”\(F_{s|q}\)黄色块和查询特征\(F_q\)蓝色块—— 此时二者的前景特征已在空间上对齐逐元素计算余弦相似度对对齐后的支持特征和查询特征按 “局部特征块”图中黄色 / 蓝色小方块逐点计算余弦相似度图中红色块代表 cos 计算生成相似度图所有局部特征块的相似度结果组成 “相似度图”最终的总相似度是这些局部相似度的总和。总结通过经验揭示了显著提高小样本任务性能的两个关键点一是减弱背景干扰二是对准前景响应。提出的少样本细粒度识别方法通过引入背景激活抑制、前景对象对齐、局部到局部相似度度量和双重相似性推断机制显著提高了少样本细粒度分类任务的性能。实验结果验证了方法的有效性和普适性为少样本细粒度识别领域提供了新的思路和解决方案。