【DA】 Self-supervised Augmentation Consistency for DA

  • Paper: Self-supervised Augmentation Consistency for Adapting Semantic Segmentation
  • Type: Self-supervised learning, Domain Adaptation
  • Contents
    • Dualing DQN network 기법을 사용할 방법이 없을까?

핵심 요약

  1. Self supervised learning의 기법을 사용해서, Domain Adaptation의 Sementic Sementation에 잘 적용했다.
    • The momentum network (:= Target-Q in RL)
    • Data augmentation & Noisy Student
    • New augmentation: Multi-scale crops & flips (좀 더 신뢰성 높은 Pseudo Labels을 만들기 위해)
  2. Long-tail 문제를 2가지 방향으로 바라본다.
    1. Long-tail Classes with a high image frequency: (100장 이미지에 90장에 존재하는) 이미지에 자주 나오지만, 작은 영역만 차지하는 것 (ex, 기둥, 신호등): 한 이미지 내에 클래스 마다 Threshold를 다르게 설정한다
    2. Few Samples: (100장 이미지에 10장에 존재하는) 이미지에 잘 나오지 않는 것 (ex, 버스, 트럭, 전차): Importance sampling을 통해, 10장의 이미지가 더 많이 batch에 들어가게 설정한다.
  3. 학습 전체 흐름
    1. Source only로 Network Pre-Training 수행
    2. Target domain 이미지에, Figure2와 같이 Crop하고 HW로 resize한 후, Network에 통과시켜 결과 추출
    3. 각 결과를 Average하고 Threshold 처리하여 Pseudo Labels 생성 (Target Image GT로 사용)
    4. Target Image에 Data Augmentation 적용 후 Network에 통과시켜 Predicted label 추출.
    5. Target Image (GT, Predicted)로, Class prior 을 이용한 Focal Loss 적용해 Backward.

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Augmentation Consistency for DA

1. Abstract, Instruction, Relative work

  • adversarial objectives, network ensembles and style transfer 와 같이 cost가 많이 드는 작업 하지 않았다.
  • data augmentation techniques (MoCo) 의 기법을 아주 잘 사용했다.

2. Method

  1. Momentum Net 해몽
    • the mean teacher framework
    • temporal ensembling model
    • Critic network (Q function in RL)
    • our momentum network provides stable targets
    • (개인 의견: 개인적으로 Momemtun Net이 좋은 예측을 한다고 할 수 있는지 모르겠다. 그것보다는 Target-Q function을 적용했다. 라고 생각하는게 좋겠다. Target-Q function은 일정 Iteration이후에 Network를 갱신하지만, 여기서는 Momentum 방식을 사용했군. 이라고 생각하자. )
  2. Batch construction
    • Momentum Net이 Clean Input + Multi-Scale fusion에 의해, 신뢰성 높은 Pseudo Label을 생성한다.
    • Segmentation Model은 Noisy Input을 받는다.
    • (Noisy Student 기법 + Contrastive Learning 기법)
  3. Sample-based moving threshold
    • 학습을 중간에 멈추기는 싫고, Threshold는 초반에는 좀 낮췄다가 높히는게 맞고… 하니까! 자동으로 Threshold on-the-go 기법을 만들었다. (an exponentially moving class prior)
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    • 이해 안되는 것은 논문 및 코드 참조
  4. Focal loss with confidence regularisation (=class prior)
    • Cross Entropy Loss를 적용하면서 Long-tail problem 해결 관련 Term 추가한다.
    • 아래의 X_c의 정의는 위 사진의 Equ(1) 참조.
    • X_c 가 낮으면 higer weight가 loss에 주어진다.
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  5. Adaptive Batch Normalisation
    • Adaptive Batch Normalisation (ABN) [45] 사용
    • Source only로 모델을 학습시킬 때, 가끔 Target Images를 넣어준다. 그리고 BN안의 파라메터인 Mean and Standard Deviation을 갱신해준다. 나머지 Conv와 같은 파라미터는 학습되지 않도록 한다.
  6. Importance sampling
    • 3번의 Threshold 조정공식을 사용하는 것은 Long-tail Classes with a high image frequency 에게 좋을 수는 있지만 Few Samples 에서는 별 도움 안된다. 따러서 아래의 기법을 사용한다. (뭔가 정확하지 않을 수 있으니 코드 참조)
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3. Experiments


4. Results

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