一种基于局部分类精度的多源在线迁移学习算法

近年来,迁移学习得到越来越多的关注.现有的在线迁移学习算法一般从单个源领域迁移知识,然而,当源领域与目标领域相似度较低时,很难进行有效的迁移学习.基于此,提出了一种基于局部分类精度的多源在线迁移学习方法——LC-MSOTL.LC-MSOTL存储多个源领域分类器,计算新到样本与目标领域已有样本之间的距离以及各源领域分类器对其最近邻样本的分类精度,从源领域分类器中挑选局部精度最高的分类器与目标领域分类器加权组合,从而实现多个源领域知识到目标领域的迁移学习.在人工数据集和实际数据集上的实验结果表明,LC-MSOTL能够有效地从多个源领域实现选择性迁移,相对于单源在线迁移学习算法OTL,显示出了更高的分类准确率.     

基于变权重迁移学习的BN参数学习算法

针对小数据集条件下的贝叶斯网络(Bayesian network,BN)参数估计困难问题,提出了一种基于变权重迁移学习(DWTL)的BN参数学习算法。首先,利用MAP和MLE方法学习得到目标域初始参数和各源域参数;然后根据不同源域数据样本贡献的不同计算源权重因子;接着基于目标域样本统计量与小数据集样本阈值的关系设计了目标域初始参数和源域参数的平衡系数;最后,基于上述参数、源权重因子和平衡系数计算得到新的目标参数。在实验研究中,通过对经典BN模型的参数学习问题验证了DWTL算法的有效性;针对小数据集下的轴承故障诊断问题,相较于传统迁移学习(LP)算法,DWTL算法学习精度提高了10%。实验结果表明:所提出的算法能够较好地解决样本数据集在相对稀缺条件下的目标参数建模问题。     

多源域分布下优化权重的无监督迁移学习Boosting方法

深度决策树迁移学习Boosting方法（DTrBoost）可以有效地实现单源域有监督情况下向一个目标域迁移学习,但无法实现多个源域情况下的无监督迁移场景。针对这一问题,提出了多源域分布下优化权重的无监督迁移学习Boosting方法,主要思想是根据不同源域与目标域分布情况计算出对应的KL值,通过比较选择合适数量的不同源域样本训练分类器并对目标域样本打上伪标签。最后,依照各个不同源域的KL距离分配不同的学习权重,将带标签的各个源域样本与带伪标签的目标域进行集成训练得到最终结果。对比实验表明,提出的算法实现了更好的分类精度并对不同的数据集实现了自适应效果,分类错误率平均下降2.4%,在效果最好的marketing数据集上下降6%以上。     

一种基于伪标签的深度迁移学习算法

深度学习的成功依赖于海量的训练数据，然而获取大规模有标注的数据并不容易，成本昂贵且耗时；同时由于数据在不同场景下的分布有所不同，利用某一特定场景的数据集所训练出的模型往往在其他场景表现不佳。迁移学习作为一种将知识从一个领域转移到另一个领域的方法，可以解决上述问题。深度迁移学习则是在深度学习框架下实现迁移学习的方法。提出一种基于伪标签的深度迁移学习算法，该算法以ResNet-50为骨干，通过一种兼顾置信度和类别平衡的样本筛选机制为目标域样本提供伪标签，然后进行自训练，最终实现对目标域样本准确分类，在Office-31数据集上的三组迁移学习任务中，平均准确率较传统算法提升5.0%。该算法没有引入任何额外网络参数，且注重源域数据隐私，可移植性强，具有一定的实用价值。     

结合源域差异性与目标域不确定性的深度迁移主动学习方法

针对训练深度模型时样本标注成本较大的问题,文中提出结合源域差异性与目标域不确定性的深度迁移主动学习方法.以源任务网络模型作为目标任务初始模型,在主动学习迭代中结合源域差异性和目标域不确定性挑选对模型最具有贡献的目标域样本进行标注,根据学习阶段动态调整两种评价指标的权重.定义信息榨取比概念,提出基于信息榨取比的主动学习批次训练策略及T&N训练策略.两个跨数据集迁移实验表明,文中方法在取得良好性能的同时可有效降低标注成本,提出的主动学习训练策略可优化计算资源在主动学习过程中的分配,即让方法在初始学习阶段对样本学习更多次数,在终末学习阶段对样本学习较少次数.     

基于联邦学习和重要性加权的疾病得分预测

在考虑用户隐私的保护多源域数据背景下预测疾病得分的问题中, 来自不同源域的数据分散存储无法合并, 且可能服从不同的分布, 因此传统的机器学习方法无法合理地利用源域数据的信息. 本文结合联邦学习的思想和基于样本的迁移学习方法, 提出了联邦重要性加权方法, 通过将源域的样本重用于目标域的预测任务, 而且不需要进行源域之间的数据共享, 实现了在保护源域的数据隐私的情况下利用分布不同的多源域的信息提升目标域预测的精度. 并且基于提出的方法, 本文构造了一种加权模型并提供了一个简洁通用的算法用于求解目标域的预测模型. 数值模拟以及实证结果表明, 相对于未考虑分布迁移的传统方法, 联邦重要性加权方法可以有效地利用多源域数据的信息, 在目标域的预测精度上具有优势, 以及在帕金森疾病数据中做出精准的疾病得分预测.     

基于样本平衡策略的多源迁移学习方法及其在 乙烯精馏塔质量指标预测的应用

基于数据驱动的工业过程建模需要依赖大量的标记良好的数据集,但与目标任务直接相关的标注数据往往是有限的。因此,可以利用与其具有相关性的辅助训练数据进行建模以实现任务迁移。然而,样本的不平衡问题一定程度上影响了迁移学习的性能表现。因此,提出了一种基于样本平衡策略的多源迁移学习方法,首先,对于同一源域内样本,采用最小二乘方法融合多个候选预测器得到单个源预测器,以协同利用域内不同样本包含的可迁移信息。此外,对于不同源域间样本,基于误差函数将多个源预测器加权组合得到多源预测模型。最后以乙烯精馏塔为对象进行案例分析,验证了所提出方法的有效性。     

一种基于损失预测的双主动域适应算法研究

近年来深度学习在图像分类任务上取得了显著效果,但通常要求大量人工标记数据,模型训练成本很高.因此,领域自适应等小样本学习方法成为当前研究热点.通常,域适应方法利用源域的经验知识也仅能一定程度降低对目标域标记数据的依赖,因此可以引入主动学习方法对样本价值进行评估并做筛选,从而进一步降低标记成本.本文将典型样本价值估计模型引入域适应学习,结合特征迁移思路,提出了双主动域适应学习算法D＿Ac T(Dual active domain adaptation).该算法同时对源域与目标域数据进行价值度量,并挑选最具训练价值的样本,在保证模型精度的前提下,大幅度减少了模型对标签数据的需求.具体而言,首先利用极大极小熵和核心集采样方法,用主动学习价值评估模型挑选目标域样本,得到单主动域适应算法S＿Ac T (Single active domain adaptation).随后利用损失预测策略,将价值评估策略适配至源域,进一步提升迁移学习知识复用有效性,降低模型训练成本.本文在常用的四个图像迁移数据集进行了测试,将所提两个算法和传统主动迁移学习及半监督迁移学习算法进行了实验对比.结果表明双主动域适应方...     

基于相似度学习的多源迁移算法

针对与测试数据分布相同的训练数据不足,相关领域中存在大量的、与测试数据分布相近的训练数据的场景,提出一种基于相似度学习的多源迁移学习算法(SL-MSTL).该算法在经典SVM分类模型的基础上提出一种新的迁移分类模型,增加对多源域与目标域之间的相似度学习,可以有效地利用各源域中的有用信息,提高目标域的分类效果.实验的结果表明了SL-MSTL 算法的有效性和实用性.     

域间F-范数正则化迁移谱聚类方法

传统聚类算法在目标数据集被噪声或异常数据大量污染的场景下聚类效果不佳。针对此问题,在经典谱聚类算法(spectral clustering,SC)基础上加入迁移学习知识,提出了新的域间F-范数正则化迁移谱聚类算法(transfer spectral clustering based on inter-domain F-norm regularization,TSC-IDFR)。该算法通过第K最近邻原则为目标域数据从源域(历史数据)获取等量的可参照数据样本,然后基于域间F范数正则化机制,迁移这些源域可参照数据样本的谱聚类特征矩阵,以辅助目标域数据集上的谱聚类过程,从而解决实际问题中由于目标域数据污染带来的聚类难题,最终提高谱聚类效果。通过在模拟数据集和真实数据集上的仿真实验,证明了该算法的有效性。     

Boosting for transfer learning from multiple data sources

Transfer learning aims at adapting a classifier trained on one domain with adequate labeled samples to a new domain where samples are from a different distribution and have no class labels. In this paper, we explore the transfer learning problems with multiple data sources and present a novel boosting algorithm, SharedBoost. This novel algorithm is capable of applying for very high dimensional data such as in text mining where the feature dimension is beyond several ten thousands. The experimental results illustrate that the SharedBoost algorithm significantly outperforms the traditional methods which transfer knowledge with supervised learning techniques. Besides, SharedBoost also provides much better classification accuracy and more stable performance than some other typical transfer learning methods such as the structural correspondence learning (SCL) and the structural learning in the multiple sources transfer learning problems.     

元迁移学习在少样本跨域图像分类中的研究

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(EuropeanSatellite)、ISIC(InternationalSkinImagingCollaboration)、CropDiseas(Cr...     

Unsupervised New-set Domain Adaptation with Self-supervised Knowledge

Unsupervised Domain Adaptation (UDA) aims to use the source domain with large amounts of labeled data to help the learning of the target domain without any label information. In UDA, the source and target domains are usually assumed to have different data distributions but share the same class label space. Nevertheless, in real-world open learning scenarios, label spaces are highly likely to be different across domains. In extreme cases, the domains share no common classes, i.e., all classes in the target domain are new classes. In such a case, direct transferring the class-discriminative knowledge from the source domain may impair the performance in the target domain and lead to negative transfer. For this reason, this paper proposes unsupervised new-set domain adaptation with self-supervised knowledge (SUNDA) to transfer the sample contrastive knowledge from the source domain, and use self-supervised knowledge from the target domain to guide the knowledge transfer. Specifically, the initial features of the source and target domains are learned by self-supervised learning, and some network parameters are frozen to preserve target domain information. Sample contrastive knowledge from the source domain is then transferred to the target domain to assist the learning of class-discriminative features in the target domain. Moreover, graph-based self-supervised classification loss is adopted to handle the problem of target domain classification with no inter-domain common classes. SUNDA is evaluated on tasks of cross-domain transfer for handwritten digits without any common class and cross-race transfer for face data without any common class. The experiments show that SUNDA outperforms UDA, unsupervised clustering, and new class discovery methods in learning performance.     

基于自监督知识的无监督新集域适应学习

无监督域适应(unsupervised domain adaptation,UDA)旨在利用带大量标注数据的源域帮助无任何标注信息的目标域学习.在UDA中,通常假设源域和目标域间的数据分布不同,但共享相同的类标签空间.但在真实开放学习场景中,域间的标签空间很可能存在差异.在极端情形下,域间的类别不存在交集,即目标域中类...     

迁移学习在医学图像分类中的研究进展

医学影像作为医疗数据的主要载体,在疾病预防、诊断和治疗中发挥着重要作用。医学图像分类是医学影像分析的重要组成部分。如何提高医学图像分类效率是一个持续的研究问题。随着计算机技术进步,医学图像分类方法已经从传统方法转到深度学习,再到目前热门的迁移学习。虽然迁移学习在医学图像分类中得到较广泛应用,但存在不少问题,本文对该领域的迁移学习应用情况进行综述,从中总结经验和发现问题,为未来研究提供线索。1）对基于迁移学习的医学图像分类研究的重要文献进行梳理、分析和总结,概括出3种迁移学习策略,即迁移模型的结构调整策略、参数调整策略和从迁移模型中提取特征的策略;2）从各文献研究设计的迁移学习过程中提炼共性,总结为5种迁移学习模式,即深度卷积神经网络（deep convolution neural network,DCNN）模式、混合模式、特征组合分类模式、多分类器融合模式和二次迁移模式。阐述了迁移学习策略和迁移学习模式之间的关系。这些迁移学习策略和模式有助于从更高的抽象层次展现迁移学习应用于医学图像分类领域的情况;3）阐述这些迁移学习策略和模式在医学图像分类中的具体应用,分析这些策略及模式的优点、局限性及适用场景;4）给出迁移学习在医学图像分类应用中存在的问题并展望未来研究方向。     

Online transfer learning by leveraging multiple source domains

Transfer learning aims to enhance performance in a target domain by exploiting useful information from auxiliary or source domains when the labeled data in the target domain are insufficient or difficult to acquire. In some real-world applications, the data of source domain are provided in advance, but the data of target domain may arrive in a stream fashion. This kind of problem is known as online transfer learning. In practice, there can be several source domains that are related to the target domain. The performance of online transfer learning is highly associated with selected source domains, and simply combining the source domains may lead to unsatisfactory performance. In this paper, we seek to promote classification performance in a target domain by leveraging labeled data from multiple source domains in online setting. To achieve this, we propose a new online transfer learning algorithm that merges and leverages the classifiers of the source and target domain with an ensemble method. The mistake bound of the proposed algorithm is analyzed, and the comprehensive experiments on three real-world data sets illustrate that our algorithm outperforms the compared baseline algorithms.     

基于动态策略的多源迁移学习数据流分类研究

为解决数据流分类中的概念漂移和噪声问题,提出一种基于样本确定性的多源迁移学习方法。该方法存储多源领域上由训练得到的分类器,求出各源领域分类器对目标领域数据块中每个样本的类别后验概率和样本确定性值。在此基础上,将样本确定性值满足当前阈值限制的源领域分类器与目标领域分类器进行在线集成,从而将多个源领域的知识迁移到目标领域。实验结果表明,该方法能够有效消除噪声数据流给不确定分类器带来的不利影响,与基于准确率选择集成的多源迁移学习方法相比,具有更高的分类准确率和抗噪稳定性。     

面向运动想象分类任务的任务导向子域对抗迁移网络

运动想象是一种应用前景广泛的脑机接口范式. 在基于脑电的运动想象分类任务中, 由于设备和被试的缘故, 会导致与被试、时间相关的数据分布漂移现象. 这种数据分布漂移会使得分类器分类精度下降. 而迁移学习能很好地解决这种分布漂移现象. 本文提出了一种新的单源域选择算法, 多子域可迁移性估计(multi-subdomain transferability estimation, MSTE)和一种新的迁移方法, 任务导向的子域对抗迁移网络(task-oriented subdomain adversarial transfer network, ToSAN), 用于脑电信号的分类任务. MSTE能评估源域和目标域在时间和类别上的相似性. ToSAN能面向分类任务分解特征, 在与任务相关的特征上进行多个子域对齐, 从而克服分布差异. 在BCI Competition IV 2a和BCI Competition IV 2b上的实验结果表明, ToSAN相比于其他方法在分类准确率上提高了最少2.67%, 8.6%. MSTE和ToSAN的结合在BCI Competition IV 2a和BCI Competition IV 2b数据集上分别达到了81.73%和88.73%的分类准确率, 显著优于所有对比方法.