零样本学习旨在模仿人类的推理过程,利用可见类别的知识,对没有训练样本的不可见类别进行识别。类别嵌入(class embeddings)是描述类别语义和视觉特征的向量,能够实现知识在类别间的转移,因而在零样本学习中发挥着不可替代的作用。

零样本分类图解

如上图所示,由于属性(attributes)能够被不同类别共享,促进了知识在类别间的转移,因此是使用最广泛的类别嵌入。并在其他计算机视觉任务(如面部识别、细粒度分类、时尚趋势预测)中被广泛用作辅助信息。 

然而属性标注过程需要大量人力投入和专家知识,限制了零样本学习在新数据集上的拓展。此外,受限于人类的认知局限,其标注的属性无法遍历视觉空间,因而图像中一些具有辨别性的特征无法被属性捕捉,导致零样本学习效果不佳。

针对以上问题,来自北京邮电大学、马普所等机构的研究者提出了类别嵌入发掘网络(Visually-Grounded Semantic Embedding Network, VGSE),本文主要回答了两个问题:(1)如何从可见类图像中自动发掘具有语义和视觉特征的类别嵌入;(2)如何在没有训练样本的情况下,为不可见类别预测类别嵌入。

VGSE 模型结构图

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