Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
解説: Metadata Normalization
Search
Sponsored
·
Your Podcast. Everywhere. Effortlessly.
Share. Educate. Inspire. Entertain. You do you. We'll handle the rest.
→
Naoto Inoue
August 01, 2021
Research
760
2
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
解説: Metadata Normalization
CVPR2021論文読み会(後編)
Naoto Inoue
August 01, 2021
More Decks by Naoto Inoue
See All by Naoto Inoue
Graphic design generation by multimodal models
naoto0804
6
1.2k
解説: VisProg (CVPR2023 best paper)
naoto0804
0
1k
Other Decks in Research
See All in Research
HackSick vol.7 LT資料【LLMアーキテクチャ入門・事前学習時の躓き所解説】 スパースなAttention・状態空間モデル
rikkabotan7
0
210
量子サマースクール2026「量子計算機アーキテクチャ分野の概観」
youten622
1
950
Développer des solutions de réduction des émissions de méthane entérique : 1ers résultats Méthane 2030
institudelelevage
PRO
0
200
Cross-Media Information Spaces and Architectures
signer
PRO
0
380
【中間報告】国会議員の立法・政策実務を支える環境を巡る現状と課題
polipoli
0
670
[最先端NLP勉強会2026] Agentic Rubrics as Contextual Verifiers for SWE Agents
rfujii
1
370
Evaluation génomique des femelles laitières croisées : comprendre la méthode pour accompagner les éleveurs à son utilisation
institudelelevage
PRO
0
140
生成AIなんでも展示会vol6 LT登壇資料 NexteraBERT
rikkabotan7
0
170
超効率化への挑戦:1bit LLMの現状と展望
yumaichikawa
0
780
ハードウェア研究で国際トップ会議を目指す!IROS 2027での論文採択を目指して
ayatokanada
7
3.9k
完全自律LLMエージェントでDIVER OSINT CTF 2026に挑戦してみた
analokmaus
0
730
SLAMはどこまで解決されたのか?
tomonom
0
1.4k
Featured
See All Featured
Building Adaptive Systems
keathley
44
3.2k
A designer walks into a library…
pauljervisheath
211
25k
Thoughts on Productivity
jonyablonski
76
5.4k
Practical Orchestrator
shlominoach
192
12k
[RailsConf 2023] Rails as a piece of cake
palkan
59
7k
Side Projects
sachag
456
43k
How to Get Subject Matter Experts Bought In and Actively Contributing to SEO & PR Initiatives.
livdayseo
0
200
sira's awesome portfolio website redesign presentation
elsirapls
0
430
Rebuilding a faster, lazier Slack
samanthasiow
85
9.7k
Designing Powerful Visuals for Engaging Learning
tmiket
1
590
Code Reviewing Like a Champion
maltzj
528
40k
Mobile First: as difficult as doing things right
swwweet
225
10k
Transcript
Metadata Normalization CVPR2021読み会(後編)2021/07/31 井上 直⼈ (Naoto Inoue) 0
⾃⼰紹介 1 現職: CyberAgent AI Lab 研究員 (2021.4~) 現研究:広告クリエティブの制作⽀援と⾃動⽣成 •
Multi-modal data, vector format data • CVPR2021論⽂まとめブログ を書きました 前職(?):博⼠@相澤⼭﨑松井研(東⼤) (~2021.3) Domain adaptation や image-to-image translation 周りの研究 • Domain adaptation for object detection [Inoue+, CVPR’18] • Reinforcement learning for low-level image processing [Furuta+, AAAI‘19] • Line drawing generation from a single RGB image [Inoue+, Pacific Graphics’19] • Ambient occlusion generation from a single RGB image [Inoue+, EuroGraphics’20]
概要 2 [project] / [paper] メタデータを⽤いた正規化層の提案
メタデータの扱いの重要性 例:気温と防寒着の売れ⾏きの関係を線形回帰 (𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏) 3 温度 𝑥
売り上げ 𝑦 → 暑いほど売れる..? (常識的におかしい)
メタデータの扱いの重要性 例:気温と防寒着の売れ⾏きの関係を線形回帰 (𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏) 4 メタデータの扱いを間違えると真逆の結論に ブランドA
ブランドB ブランドC 温度 𝑥 売り上げ 𝑦
対策 固定効果対策にダミー変数を⼊れる (𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 + 𝑚# )
5 ブランドA ブランドB ブランドC 温度 𝑥 売り上げ 𝑦 ブランドごとに固定の値
CVでの応⽤可能性? ⾮⾃明 • ピクセル⼊⼒かつ⼤規模データだと計算量が厳しい・ピクセル間相関がある • 事前に特徴量抽出するのは可能だが,多くの問題はNNでの特徴抽出と分 類・回帰を同時に⾏うので精度が保証できない・そのまま使えない 実在 6 タスク
入力 出力 メタデータ 引用 性別認識 画像 性別(男/女) 人種(肌の色) [Yang+, FAT’20] 行動認識 映像 行動ラベル シーンラベル [Choi+, NeurIPS’19] 病気認識 3D MRI scan 病気ラベル 撮影機械 [Brookhart+, Med. Care’10]
提案⼿法 メタデータの影響を排除するための, BN等の代わりになる正規化層の提案 • 追加パラメータ無しで組み込める • 元モデルの学習はそのまま⾏える(特殊なロスがいらない,𝛽の計算だけ) 7 Fig from:
Group Normalization [Wu+, CVPR’18]
Metadata Normalization 操作:ある層の⼊⼒𝑓から,メタデータ空間に直交する成分𝑟を取り出す ポイント: • 𝛽は学習するパラメタではなくただの統計量の⾏列(例:BNの移動平均) • メタデータが無相関なら𝛽はゼロに近づくはず 8 𝑟
= 𝑓 − 𝑥𝛽 出力 入力 メタデータ
簡単な場合 (Full-batch) Full-batch (全データを⼀気に⾒ることができる) 𝒙# ∈ ℝ$: 𝑖番⽬のサンプルが持つメタデータ 𝑿 =
[𝒙% , 𝒙& , … , 𝒙' ](:全Nサンプルのメタデータの⾏列 𝒇 = [𝑓%, 𝑓&, … , 𝑓'] ∈ ℝ':あるレイヤで抽出された全Nサンプルの特徴 𝒇 = 𝑿𝛽 + 𝒓で 𝒓 𝟐 を最⼩化する𝛽を求める(ordinary least square estimator for GLM) → 閉形式の解が解析的に求まり,𝛽と𝒓が簡単に計算できる 9 𝒓 = 𝒇 − 𝑿𝛽 出力 入力 メタデータ
難しい場合 (Mini-batch) Mini-batch (NNと組み合わせる場合⼤体これ) 𝑀:ミニバッチ内のデータ数 (𝑀 ≪ 𝑁) ; 𝑿
∈ ℝ*×$:ミニバッチ内のメタデータの⾏列 < 𝒇 ∈ ℝ*:あるレイヤで抽出された全Mサンプルの特徴 逆⾏列(K×K)計算が重い・𝛽の推定が不正確 10 𝒓 = 𝒇 − 𝑿𝛽 出力 入力 メタデータ
式変形(最重要) 11 NNに非依存 ∑ = 𝑿,𝑿 は学習と関係ないので事前に全データで計算できる NNに依存
交絡効果 (Confounding Effects) メタデータ𝑿が⼊⼒𝒇だけでなく出⼒𝒚とも相関してしまうケース 12 𝑿, 𝒚のそれぞれに対して𝛽𝑿, 𝛽𝒚 を⽤意して解析 メタデータの影響分だけを除去する
実装詳細 Q. どのレイヤに⼊れるか? A. 後ろの⽅(⾼次元特徴が抽出されている段階で) Q. テスト時の𝛽はどうする? A. 学習時にバッチ毎に推定した値から移動平均を計算しておく Q.
メタデータの形式は? A. Categorical / continuous どちらでもOK (categoricalはone-hotにする(はず)) 13
評価指標 dcor2↓ • ⾼次元な変数間の⾮線形な依存関係を測る,メイン指標 • ⼩さいほど良くて0.0だと完全に独⽴ • 抽出した特徴とメタデータ変数(どちらも⾼次元)を⼊れる bAcc •
Balanced accuracy, class毎にaccuracyを計算した平均 • 理論的な上限の値に近いほど良い 14
実験(合成データ) 15 最後のFC層の所”だけ” Conv層にも追加
実験(合成データ) 16 バッチサイズを変えた時に,エポック毎のdcor2を可視化 • バッチサイズが⼩さいほどメタデータの影響を受けやすい(全⼿法) • 提案⼿法はバッチサイズが⼤きいとかなり強⼒に作⽤する
実験(合成データ) 17 提案⼿法はメタデータ情報をより無視して特徴を埋め込める
実験(実データ,GS-PPB) 18 データ:GS-PPB dataset • サンプル数:1.2k • ⼊⼒:顔画像 • 出⼒:性別(男・⼥)
• メタデータ:明暗情報 1 (lighter) to type 6 (darker) モデル:ImageNet-pretrained VGG16 • Shadeバイアスがかかっていることが知られている [Yang+, FAT’20]
実験(実データ,GS-PPB) 19 データ:GS-PPB dataset Shadingに非頑健
実験(実データ,HVU) 20 データ:GS-PPB dataset • サンプル数:572k clips of 882 actions
• ⼊⼒:ビデオ • 出⼒:⾏動認識のラベル(882種) • メタデータ:シーンラベル(282個) モデル:3D-resnet18 • 背景情報だけでそこそこ解けてしまう=バイアスがある [Choi+, NeurIPS’19]
実験(実データ,HVU) 21 提案⼿法でdcor2は⼤幅に改善,が精度としては落ちる • (感想) Out-of-context actions とかで検証できるともっと説得⼒が増しそう
実験(実データ,Multi-site Medical Data) 22 データ: Multi-site Medical Data • ⼊⼒:3D
MRI scans • 出⼒:病気ラベル(2種 × {yes, no} → 4通り) • メタデータ:どのマシンで取得したか
実験(実データ,Multi-site Medical Data) 23 提案⼿法でdcor2が改善
議論(個⼈の感想) ⼊⼒にconcatじゃだめ? • CNNでは⼤変そうだけどTransformerだとtokenで素直に表現出来る気も? • 実験結果が欲しかった 回帰問題では使えるのか? • 丁度良いデータがなかったのか不都合なのか読み取れなかった Invariant
feature learning (e.g., [Moyer+, NeurIPS’18])との⽐較実験がないのは何故? • バイアスを明⽰的に使ってるし↑なので多分⼤丈夫とは思うが.. Domain adaptation / generalization系との⽐較実験がないのは何故? • これも⼿法毎に適切な実装とチューニングがいるので⼤変かつ微妙そうだが 24
まとめ 25 メタデータの影響を排除するための, BN等の代わりになる正規化層の提案 • 追加パラメータ無しで組み込める • 元モデルの学習はそのまま⾏える(特殊なロスがいらない,𝛽の計算だけ)