北理工團隊在人工智能圖像識別領(lǐng)域取得新進展
發(fā)布日期：2023-10-20 供稿：光電學(xué)院 攝影：光電學(xué)院
編輯：盛筠 審核：董立泉 閱讀次數(shù)：
深度學(xué)習(xí)作為新一代人工智能的核心技術(shù)，依賴于大規(guī)模的標注數(shù)據(jù)自動學(xué)習(xí)知識,。然而,，現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)面臨著標注噪聲和數(shù)據(jù)分布不平衡（長尾）等科學(xué)挑戰(zhàn)，這些問題嚴重影響了訓(xùn)練模型的性能,。近期,，北京理工大學(xué)光電學(xué)院的許廷發(fā)教授科研團隊在長尾數(shù)據(jù)下的理論模型研究方面取得了突破性進展。相關(guān)研究成果以“Dynamic Loss For Robust Learning”為題,，發(fā)表在國際頂級期刊《IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI)》上,。IEEE TPAMI是人工智能、模式識別,、圖像處理等領(lǐng)域的頂級權(quán)威期刊,，其影響因子高達23.6，同時也是中國計算機協(xié)會 (CCF) 推薦的人工智能領(lǐng)域A類期刊,。
論文第一作者為北京理工大學(xué)江慎旺博士后和李佳男副研究員,，通訊作者是北京理工大學(xué)許廷發(fā)教授。
針對智能圖像識別任務(wù)的噪聲和長尾數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型不理想難題,，許廷發(fā)科研團隊首次提出和構(gòu)建了元學(xué)習(xí)自適應(yīng)魯棒的數(shù)理模型,。模型主要通過引入全新的動態(tài)損失函數(shù)，主動感知數(shù)據(jù)分布和訓(xùn)練狀態(tài),，自適應(yīng)地動態(tài)修正數(shù)據(jù)標注噪聲以及調(diào)整識別的類間距離,，實現(xiàn)了在長尾噪聲數(shù)據(jù)下的魯棒學(xué)習(xí)。
圖1 元學(xué)習(xí)自適應(yīng)魯棒的數(shù)理模型
圖2展示了分類間隔和特征分布隨訓(xùn)練時間的變化圖。隨著訓(xùn)練過程的推進,，間隔生成器主動學(xué)習(xí)分類難度,，自適應(yīng)增大長尾類別的間隔系數(shù)，如圖2類別10（折線圖標紅部分）,。模型生成了清晰的類別邊界,，如圖2中的特征分布變化圖，顯著提升了模型應(yīng)對長尾噪聲數(shù)據(jù)的魯棒性,。
圖2 分類間隔（上）和特征分布（下）隨訓(xùn)練時間的變化圖
論文提出的數(shù)理模型對元學(xué)習(xí)在圖像識別領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),，其實驗結(jié)果對實際環(huán)境的智能圖像識別具有重要意義。
論文詳情：S. Jiang, J. Li, J. Zhang, Y. Wang and T. Xu, "Dynamic Loss For Robust Learning," in IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, doi: 10.1109/TPAMI.2023.3311636.
論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10238823
附作者簡介：
江慎旺,，北京理工大學(xué)光電學(xué)院博士后,。2014年、2020年分別獲得北京理工大學(xué)學(xué)士,、博士學(xué)位,，研究方向為機器學(xué)習(xí)和計算機視覺。在國際頂級會議AAAI,、IEEE等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文16篇,，谷歌學(xué)術(shù)總引用量98次，第一作者4篇,，申請中國發(fā)明專利1項,。曾獲得2021年ICCV第二屆反無人機國際挑戰(zhàn)賽（The 2nd Anti-UAV Workshop & Challenge）冠軍及該Workshop的最佳論文，大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽二等獎（北京市）,、大學(xué)生物理競賽二等獎（北京市）等榮譽,。
李佳男,，博士,，北京理工大學(xué)光電學(xué)院預(yù)聘助理教授（特別副研究員），新加坡國立大學(xué)博士后,。主要從事光電成像目標探測與識別等方面的研究,，主持國家自然科學(xué)基金等項目5項。以第一/通訊作者在IEEE TPAMI,、CVPR等頂級期刊或會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇,，ESI高被引論文1篇，谷歌學(xué)術(shù)總引近4000次,。入選中國科協(xié)及北京市科協(xié)“青年人才托舉工程”項目,，獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會優(yōu)秀博士學(xué)位論文，王大珩光學(xué)獎等榮譽,。指導(dǎo)學(xué)生獲得ICCV 2021“反無人機跟蹤”挑戰(zhàn)賽國際冠軍及最佳論文獎,、中國高等教育博覽會“校企合作雙百計劃”典型案例等。研究成果在“中國天眼”等國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中得到重要應(yīng)用,。
許廷發(fā),，博士,，教授/博導(dǎo)，國家一級重點學(xué)科“光學(xué)工程”學(xué)科責(zé)任教授,，光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點實驗室主任,，北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心智能化和大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗室主任。近年來帶領(lǐng)其科研團隊圍繞光電成像探測與識別,、計算成像和人工智能等領(lǐng)域不斷深化研究,。主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器研制項目等40余項。在國際,、國內(nèi)等系列期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文170余篇,，其中被SCI/EI收錄90余篇。以第一發(fā)明人申請國家發(fā)明專利45項,，已授權(quán)和公示15項,。獲省部級科技進步二等獎等獎項3項。指導(dǎo)研究生獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會優(yōu)秀博士學(xué)位論文,，二人次獲得王大珩高校學(xué)生光學(xué)獎,，二人次獲得全國光學(xué)與光學(xué)工程博士生學(xué)術(shù)聯(lián)賽全國百強，獲得中國高等教育博覽會“校企合作雙百計劃”典型案例和重慶英才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范團隊等榮譽稱號,。
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