【论文阅读】 Stochastic Class-based Hard Example Mining for Deep Metric Learning

URL:
http://openaccess.thecvf.com/content_CVPR_2019/papers/Suh_Stochastic_Class-Based_Hard_Example_Mining_for_Deep_Metric_Learning_CVPR_2019_paper.pdf

TL;DR

基于类别的难样本挖掘。
先挖掘难的类别,再在难类别中选取难样本。


方法

  • 样本挖掘
    首先选取一个样本anchor,其类别为 c_a, 记 \mathcal{B}_{c_a}表示从类别 c_a中随机选取的 \eta 个样本组成的集合。根据如下公式选取 \alpha(K-1) 个和c_a相似度最大的类别。公式简单理解为用类别特征和\mathcal{B}_{c_a}所有样本求取相似度(取最大值),找到top \alpha(K-1)个类别。
    \begin{array}{c}{\mathcal{P}_{c}=\underset{\mathcal{V}^{\prime} \subset \mathcal{W} \backslash\left\{\mathbf{w}_{c_{a}}\right\}}{\arg \max } \sum_{\mathbf{v} \in \mathcal{V}^{\prime}} S_{g}\left(\mathcal{B}_{c_{a}}, \mathbf{v}\right)} \\ {\text { subject to }\left|\mathcal{V}^{\prime}\right|=\alpha(K-1)}\end{array}

\mathcal{P}_{c}的所有类别的样本中,继续按照样本筛选和\mathcal{B}_{c_a}中所有样本相似度最大的\beta(K-1)\eta个样本。
\begin{aligned} \mathcal{P}_{s}=& \arg \max & \sum_{\mathbf{v} \in \mathcal{V}^{\prime}} S_{g}\left(\mathcal{B}_{c_{a}}, \mathbf{v}\right) \\ & \mathcal{V}^{\prime} \subset\left\{\mathbf{x} | y_{\mathbf{x}}=c, c \in \mathcal{P}_{c}\right\} \\ \text { subject to } &\left|\mathcal{V}^{\prime}\right|=\beta(K-1) \eta \end{aligned}

loss中除了包含triplet loss之外,还新增了如下项(norm后的softmax?),用于约束样本对类别的相似度。
\begin{aligned} L_{C}(\mathcal{W}, \mathcal{X}) &=-\frac{1}{N} \sum_{\mathbf{x} \in \mathcal{X}} \log (P(\mathbf{x} ; \mathcal{W})) \\ &=-\frac{1}{N} \sum_{\mathbf{x} \in \mathcal{X}} \log \left(\frac{\exp \left(S\left(\mathbf{w}_{y_{x}}, \mathbf{x}\right)\right)}{\sum_{c} \exp \left(S\left(\mathbf{w}_{c}\right)\right)}\right) \\ &=-\frac{1}{N} \sum_{\mathbf{x} \in \mathcal{X}} \log \left(\frac{\exp \left(\cos \theta_{y_{x}}\right)}{\sum_{c} \exp \left(\cos \theta_{c}\right)}\right) \end{aligned}

triplet进行了优化,做了加权,提高了semi-hard样本的权重。
\begin{array}{c}{\ell_{T}(\tau)=\max \left(0, d\left(\mathbf{x}_{a}, \mathbf{x}_{p}\right)-d\left(\mathbf{x}_{a}, \mathbf{x}_{n}\right)+m\right)} \\ {L_{T}(\mathcal{X})=\frac{1}{\sum_{\tau \in \mathcal{T}} \omega(\tau)} \sum_{\tau \in \mathcal{T}} \omega(\tau) \ell_{T}(\tau)}\end{array} \\ \omega(\tau)=\left\{\begin{array}{ll}{1,} & {\text { if } \ell_{T}(\tau)>0} \\ {0,} & {\text { otherwise }}\end{array}\right.

实验

和sota的比较
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