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# Inst Disc
这篇论文是对比学习的一篇开山之作,后续很多论文都参考了它的方法,这里不止讲了论文本身,还有一些扩展补充
## 提出的背景
作者团队发现,当把一张豹子的图片喂给以前的有监督训练的模型。得分最高的都是跟豹子很像的动物,比如雪豹,猎豹,而分数最低的几个都是跟豹子一点都不像的东西比如救生艇,书架。
作者团队认为,让这些猎豹,雪豹的标签相互接近(指互相在判别时都排名靠前)的原因并不是它们有相似的标签,而是它们有相似的图像特征。
![](https://pic-hdu-cs-wiki-1307923872.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/boxcnrR3eFvOSKYRH8Ni0dvHYkc.png)
## 个体判别任务
既然有了上面这个发现,那么作者想我能不能把分类任务推到极致呢?
于是他们<strong>把每一个图片当作一个类别</strong>,去跟其他的图片做对比,具体模型如下
![](https://pic-hdu-cs-wiki-1307923872.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/boxcnPNukes2FlNwUFSKiqIJEbd.png)
先介绍一下模型结构:
1.CNN 用的是经典的 RES50没什么特殊。
2.后面接了一个 Non-param Softmax非参数 softmax其实就是一个不被训练的把所有特征投射到超球面上的一个分类头把所有特征模长变为 1
3.后面的<strong>Memory Bank</strong>是这篇文章的<strong>重点</strong>,它是一个<strong>动态字典</strong>。我们把每一个图片抽取出来的特征存入 memory bank每次计算时抽取其中部分作为一个 batch 进行对比学习,把更新后的模型得到的特征替换 memory bank 里原先的特征。
4.具体损失函数用的是一个叫 NCEloss 的损失,它把多分类问题分为<strong>若干个二分类问题</strong><strong>是</strong>与<strong>不是</strong>,每个 batch 中只有一个的 ground truth 是yes其余都是no
在训练的时候,相当于是有一组以前的编码器抽取的特征 A,B,C,D...,一组当前编码器抽取的特征 a,b,c,d...,对它们进行对比学习。对 a 来说A 是正样本,其他都是负样本,同理类推。
## 一些小 trick 和小细节
上面这些就是这篇文章的主体,后面是一些对后续工作有贡献的小 trick 和细节:
### 动量更新
用动量更新的方法去更新 memory bank 中的特征
也就是让特征的变化<strong>不那么剧烈</strong>
原因:如果一直保持更新,<strong>特征总体的变化就会比较大</strong>,而我们在大数据集上训练的时候,等第二次调用一个特征时,它跟现在的特征分布已经大相径庭,那就不好训练了,也就是<strong>特征缺乏一致性</strong>。因此我们引入动量更新来确保特征进行平稳的改变,而非突变。
#### 关于动量的小拓展
大家在使用诸如 SGDAdam 等优化器的时候一定见过动量这个概念了,这里给不了解这个概念的读者简单讲解一下动量这个概念:
A 是起始点B 是第一次更新后的点C 是第二次更新后的点
![](https://pic-hdu-cs-wiki-1307923872.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/boxcn5zfD155Joy1eD5CvbZXZnc.png)
而在我们刚刚提到的动量更新里,它的公式可以概括为:
![](https://pic-hdu-cs-wiki-1307923872.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/boxcnTLEK31rFmuRo2MOWGRBoYe.png)
m 表示动量k 是新的特征q 是上一个特征,只要设置小的动量就可以使改变放缓。
# 总结
总体来说Inst Disc 把对比学习成功引入了 CV 领域,核心思想是构建动态字典进行对比学习
<strong>PS若无特殊说明最后保留下来去做下游任务的模型只有编码器其他都删除了。</strong>