The long-tail distribution of the visual world poses great challenges for deep learning based classification models on how to handle the class imbalance problem. Existing solutions usually involve class-balancing strategies, e.g. by loss re-weighting, data re-sampling, or transfer learning from head-to tail-classes, but most of them adhere to the scheme of jointly learning representations and classifiers. In this work, we decouple the learning procedure into representation learning and classification, and systematically explore how different balancing strategies affect them for long-tailed recognition. The findings are surprising: (1) data imbalance might not be an issue in learning high-quality representations; (2) with representations learned with the simplest instance-balanced (natural) sampling, it is also possible to achieve strong long-tailed recognition ability by adjusting only the classifier. We conduct extensive experiments and set new state-of-the-art performance on common long-tailed benchmarks like ImageNet-LT, Places-LT and iNaturalist, showing that it is possible to outperform carefully designed losses, sampling strategies, even complex modules with memory, by using a straightforward approach that decouples representation and classification. Our code is available at https://github.com/facebookresearch/classifier-balancing.

视觉识别任务中的长尾类分布对于如何处理头部和尾部类之间的偏置预测，即，模型倾向于将尾部类作为头部类进行分类。虽然现有的研究专注于数据重采采样和损失函数工程，但在本文中，我们采取了不同的视角：分类利润率。我们研究边距和注册之间的关系（分类得分）并经验遵守偏置边缘，并且偏置的Logits是正相关的。我们提出MARC，一个简单但有效的边缘校准函数，用于动态校准偏置边缘的偏置利润。我们通过对普通的长尾基准测试进行了广泛的实验，包括CIFAR-LT，Imagenet-LT，LT，以及不适物 - LT的广泛实验。实验结果表明，我们的MARC在这些基准上实现了有利的结果。此外，Marc只需三行代码即可实现。我们希望这种简单的方法能够激励人们重新思考偏置的边距和偏见的长尾视觉识别标识。

现实世界数据通常存在长尾分布。对不平衡数据的培训倾向于呈现神经网络在头部上表现良好，而尾部课程则更加差。尾班的培训实例的严重稀疏性是主要挑战，这导致培训期间的偏见分配估计。丰富的努力已经致力于改善挑战，包括数据重新采样和综合尾班的新培训实例。然而，没有先前的研究已经利用了从头课程转移到尾班的可转让知识，以校准尾舱的分布。在本文中，我们假设可以通过类似的头部级别来丰富尾部类，并提出一种名为标签感知分布校准Ladc的新型分布校准方法。 Ladc从相关的头部课程转移统计数据以推断尾部课程的分布。从校准分布的采样进一步促进重新平衡分类器。图像和文本的实验和文本长尾数据集表明，LADC显着优于现有方法。可视化还显示LADC提供更准确的分布估计。

真实世界的图像通常是通过对每级图像数量的显着不平衡的特征，导致长尾的分布。长尾视觉识别的有效和简单的方法是分别学习特征表示和分类器，分别使用实例和类平衡采样。在这项工作中，我们介绍一个新的框架，通过键观察，即使用实例采样学习的特征表示远远不受长尾设置的最佳选择。我们的主要贡献是一种新的培训方法，称为类别平衡蒸馏（CBD），其利用知识蒸馏来增强特征表示。 CBD允许特征表示在第二阶段的老师指导的第二次培训阶段演变。第二阶段使用类平衡的采样，以专注于非代表性的类。此框架可以自然地适应多个教师的使用，从模型的集合中解锁信息以增强识别能力。我们的实验表明，所提出的技术始终如一地优于本领域的长尾识别基准，例如想象群 - LT，Inaturatibry17和Inaturation18。

视觉世界自然地展现了一个长尾的开放类分布，这对现代视觉系统带来了巨大挑战。现有方法可以执行类重新平衡策略或直接改进网络模块以解决问题。然而，他们仍然用有限一套预定义标签训练模型，限制了他们的监督信息并限制了他们对新颖实例的可转移性。新途径上的大型对比视觉普瑞宁普雷宁闪光灯的最新进展，可视识别。利用开放词汇监督，预先染色的对比视觉语言模型学习强大的多模式表示，这是对处理数据缺陷和看不见的概念。通过计算视觉和文本输入之间的语义相似性，可视识别被转换为vision语言匹配问题。灵感来自于此，我们提出了民谣，利用了对比尾识别的对比视觉模型。我们首先通过对特定的长尾目标数据集进行对比学习继续预先预留视觉语言骨干。之后，我们冻结了骨干，进一步采用了额外的适配器层，以增强通过重新采样策略构建的平衡训练样本上的尾级课程的表示。已经在三个流行的长尾识别基准测试中进行了广泛的实验。因此，我们简单有效的方法设定了新的最先进的表演，优于具有大边距的竞争基础。代码在https://github.com/gaopengcuhk/ballad发布。

在这项工作中，我们介绍了一种新的长尾识别战略，通过无训练知识转移来解决尾课的几次射门问题。我们的目标是将从信息丰富的常见课程获得的知识转移到语义上类似，但数据饥饿的罕见课程，以获得更强的尾级陈述。我们利用类原型和学习余弦分类器在特征空间中提供两个不同，互补的类集群中心的不同互补表示，并使用注意机制从常见类别中选择和重新测试学习的分类器特征，以获得更高质量的珍稀类表示。我们的知识转移过程自由培训，减少过度风险，并可能够为新课程提供持续的分类器。实验表明，我们的方法可以在罕见的阶级提高显着的性能，同时保持稳健的普通类性能，优于直接可比的最先进模型。

与其他类别（称为少数族裔或尾巴类）相比，很少的类或类别（称为多数或头等类别的类别）具有更高的数据样本数量，在现实世界中，长尾数据集经常遇到。在此类数据集上培训深层神经网络会给质量级别带来偏见。到目前为止，研究人员提出了多种加权损失和数据重新采样技术，以减少偏见。但是，大多数此类技术都认为，尾巴类始终是最难学习的类，因此需要更多的重量或注意力。在这里，我们认为该假设可能并不总是成立的。因此，我们提出了一种新颖的方法，可以在模型的训练阶段动态测量每个类别的瞬时难度。此外，我们使用每个班级的难度度量来设计一种新型的加权损失技术，称为“基于阶级难度的加权（CDB-W）损失”和一种新型的数据采样技术，称为“基于类别难度的采样）（CDB-S ）'。为了验证CDB方法的广泛可用性，我们对多个任务进行了广泛的实验，例如图像分类，对象检测，实例分割和视频操作分类。结果验证了CDB-W损失和CDB-S可以在许多类似于现实世界中用例的类别不平衡数据集（例如Imagenet-LT，LVIS和EGTEA）上实现最先进的结果。

长尾数据集（Head Class）组成的培训样本比尾巴类别多得多，这会导致识别模型对头等舱有偏见。加权损失是缓解此问题的最受欢迎的方法之一，最近的一项工作表明，班级难度可能比常规使用的类频率更好地决定了权重的分布。在先前的工作中使用了一种启发式公式来量化难度，但是我们从经验上发现，最佳公式取决于数据集的特征。因此，我们提出了困难网络，该难题学习在元学习框架中使用模型的性能来预测类的难度。为了使其在其他班级的背景下学习班级的合理难度，我们新介绍了两个关键概念，即相对难度和驾驶员损失。前者有助于困难网络在计算班级难度时考虑其他课程，而后者对于将学习指向有意义的方向是必不可少的。对流行的长尾数据集进行了广泛的实验证明了该方法的有效性，并且在多个长尾数据集上实现了最先进的性能。

类别不平衡数据的问题在于，由于少数类别的数据缺乏数据，分类器的泛化性能劣化。在本文中，我们提出了一种新的少数民族过度采样方法，通过利用大多数类作为背景图像的丰富背景来增加多元化的少数民族样本。为了使少数民族样本多样化，我们的主要思想是将前景补丁从少数级别粘贴到来自具有富裕环境的多数类的背景图像。我们的方法很简单，可以轻松地与现有的长尾识别方法结合。我们通过广泛的实验和消融研究证明了提出的过采样方法的有效性。如果没有任何架构更改或复杂的算法，我们的方法在各种长尾分类基准上实现了最先进的性能。我们的代码将在链接上公开提供。

长尾数据集的泛化差距主要是由于大多数类别仅占占用几个训练样本。解耦培训通过分别培训骨干和分类器来实现更好的性能。导致端到端模型培训的较差的性能（例如，基于Logits利润率的方法）？在这项工作中，我们确定影响分类器的学习的关键因素：在输入分类器之前，具有低熵的通道相关功能。从信息理论的角度来看，我们分析了为什么交叉熵损失倾向于在不平衡数据上产生高度相关的特征。此外，我们理论上的分析和证明对分类器权重的梯度，Hessian的条件数量的影响，以及基于利润率的方法的影响。因此，我们首先建议使用频道美白与去相关（“散点”）分类器的输入用于解耦的权重更新和重塑偏移决策边界，这使得令人满意的结果与基于Logits裕度的方法相结合。但是，当小类课程的数量大，批量不平衡和更多的参与训练导致主要类的过度拟合。我们还提出了两种新颖的模块，基于块的相对平衡的批量采样器（B3RS）和批量嵌入式培训（BET）来解决上述问题，这使得端到端的训练能够实现比解耦训练更好的性能。在长尾分类基准测试，CIFAR-LT和Imagenet-LT上的实验结果证明了我们方法的有效性。

深度神经网络通常使用遇到数量不平衡和分类难度不平衡问题的数据集的性能很差。尽管在该领域取得了进展，但现有的两阶段方法中仍然存在数据集偏差或域转移问题。因此，提出了一个分阶段的渐进学习时间表，从而提出了从表示学习到上层分类器培训的平稳转移。这对严重失衡或较小尺度的数据集具有更大的有效性。设计了耦合 - 调节损失损失函数，耦合校正项，局灶性损失和LDAM损失。损失可以更好地处理数量不平衡和异常值，同时调节具有不同分类困难的样本的注意力重点。这些方法在多个基准数据集上取得了令人满意的结果，包括不平衡的CIFAR10，不平衡的CIFAR100，Imagenet-LT和Inaturalist 2018，并且还可以轻松地将其用于其他不平衡分类模型。

Our work focuses on tackling the challenging but natural visual recognition task of long-tailed data distribution (i.e., a few classes occupy most of the data, while most classes have rarely few samples). In the literature, class re-balancing strategies (e.g., re-weighting and re-sampling) are the prominent and effective methods proposed to alleviate the extreme imbalance for dealing with long-tailed problems. In this paper, we firstly discover that these rebalancing methods achieving satisfactory recognition accuracy owe to that they could significantly promote the classifier learning of deep networks. However, at the same time, they will unexpectedly damage the representative ability of the learned deep features to some extent. Therefore, we propose a unified Bilateral-Branch Network (BBN) to take care of both representation learning and classifier learning simultaneously, where each branch does perform its own duty separately. In particular, our BBN model is further equipped with a novel cumulative learning strategy, which is designed to first learn the universal patterns and then pay attention to the tail data gradually. Extensive experiments on four benchmark datasets, including the large-scale iNaturalist ones, justify that the proposed BBN can significantly outperform state-of-the-art methods. Furthermore, validation experiments can demonstrate both our preliminary discovery and effectiveness of tailored designs in BBN for long-tailed problems. Our method won the first place in the iNaturalist 2019 large scale species classification competition, and our code is open-source and available at https://github.com/Megvii-Nanjing/BBN . * Q. Cui and Z.-M. Chen's contribution was made when they were interns in Megvii Research Nanjing, Megvii Technology, China. X.

当训练数据集患有极端阶级失衡时，深度神经网络通常会表现不佳。最近的研究发现，以半监督的方式直接使用分布外数据（即开放式样本）培训将损害概括性能。在这项工作中，我们从理论上表明，从贝叶斯的角度来看，仍然可以利用分发数据来扩大少数群体。基于这种动机，我们提出了一种称为开放采样的新方法，该方法利用开放式嘈杂标签重新平衡培训数据集的班级先验。对于每个开放式实例，标签是​​从我们的预定义分布中取样的，该分布互补，与原始类先验的分布互补。我们从经验上表明，开放采样不仅可以重新平衡阶级先验，还鼓励神经网络学习可分离的表示。广泛的实验表明，我们提出的方法显着优于现有数据重新平衡方法，并可以提高现有最新方法的性能。

视觉世界自然地在目标或场景实例的数量中表现出不平衡，导致\ EMPH {长​​尾分布}。这种不平衡对基于深度学习的分类模式构成了重大挑战。尾课的过采样实例试图解决这种不平衡。然而，有限的视觉多样性导致具有差的呈现能力差的网络。一个简单的计数器到此是解耦表示和分类器网络，并使用过采样仅用于培训分类器。在本文中，而不是反复重新采样相同的图像（以及由此特征），我们探索通过估计尾类分布来生成有意义特征的方向。灵感来自于近期工作的思想，我们创建校准的分布，以对随后用于训练分类器的其他功能。通过在CiFar-100-LT（长尾）数据集上的几个实验，具有不同的不平衡因子和迷你想象 - LT（长尾），我们展示了我们的方法的功效并建立了新的状态 - 艺术。我们还使用T-SNE可视化对生成功能进行了定性分析，并分析了用于校准尾级分布的最近邻居。我们的代码可在https://github.com/rahulvigneswaran/tailcalibx获得。

我们在现有的长尾分类方法中解决了被忽视的无偏见：我们发现它们的整体改善主要归因于尾部过度的偏置偏好，因为假设测试分配是平衡的;但是，当测试与长尾训练数据一样不平衡 - 让测试尊重ZIPF的自然定律 - 尾巴偏差不再有益，因为它伤害了大多数人。在本文中，我们提出了跨域经验风险最小化（XIM）来训练一个非偏见模型，以实现对两个测试分布的强大性能，经验证明Xerm通过学习更好的特征表示而不是头部与头部来改善分类。游戏。基于因果关系，我们进一步理论上解释了Xerm实现了非偏见的原因：通过调整不平衡域和平衡但不合形的结构域的经验风险来消除由域选择引起的偏差。代码可在https://github.com/beierzhu/xerm获得。

Deep neural networks still struggle on long-tailed image datasets, and one of the reasons is that the imbalance of training data across categories leads to the imbalance of trained model parameters. Motivated by the empirical findings that trained classifiers yield larger weight norms in head classes, we propose to reformulate the recognition probabilities through included angles without re-balancing the classifier weights. Specifically, we calculate the angles between the data feature and the class-wise classifier weights to obtain angle-based prediction results. Inspired by the performance improvement of the predictive form reformulation and the outstanding performance of the widely used two-stage learning framework, we explore the different properties of this angular prediction and propose novel modules to improve the performance of different components in the framework. Our method is able to obtain the best performance among peer methods without pretraining on CIFAR10/100-LT and ImageNet-LT. Source code will be made publicly available.

人们对从长尾班级分布中学习的具有挑战性的视觉感知任务越来越兴趣。训练数据集中的极端类失衡使模型偏向于识别多数级数据而不是少数级数据。最近，已经提出了两个分支网络的双分支网络（DBN）框架。传统的分支和重新平衡分支用于提高长尾视觉识别的准确性。重新平衡分支使用反向采样器来生成类平衡的训练样本，以减轻由于类不平衡而减轻偏见。尽管该策略在处理偏见方面非常成功，但使用反向采样器进行培训可以降低表示形式的学习绩效。为了减轻这个问题，常规方法使用了精心设计的累积学习策略，在整个培训阶段，重新平衡分支的影响逐渐增加。在这项研究中，我们旨在开发一种简单而有效的方法，以不需要优化的累积学习而在不累积学习的情况下提高DBN的性能。我们设计了一种称为双边混合增强的简单数据增强方法，该方法将统一采样器中的一个样品与反向采样器中的另一个样品结合在一起，以产生训练样本。此外，我们介绍了阶级条件的温度缩放，从而减轻对拟议的DBN结构的多数级别的偏见。我们对广泛使用的长尾视觉识别数据集进行的实验表明，双边混合增加在改善DBN的表示性能方面非常有效，并且所提出的方法可以实现某些类别的先进绩效。

深度神经网络在严重的类不平衡数据集上的表现不佳。鉴于对比度学习的有希望的表现，我们提出了重新平衡的暹罗对比度采矿（RESCOM）来应对不平衡的识别。基于数学分析和仿真结果，我们声称监督的对比学习在原始批次和暹罗批次水平上都遭受双重失衡问题，这比长尾分类学习更为严重。在本文中，在原始批处理水平上，我们引入了级别平衡的监督对比损失，以分配不同类别的自适应权重。在暹罗批次级别，我们提出了一个级别平衡的队列，该队列维持所有类的键相同。此外，我们注意到，相对于对比度逻辑的不平衡对比损失梯度可以将其分解为阳性和负面因素，易于阳性和易于负面因素将使对比度梯度消失。我们建议有监督的正面和负面对挖掘，以获取信息对的对比度计算并改善表示形式学习。最后，为了大致最大程度地提高两种观点之间的相互信息，我们提出了暹罗平衡的软性软件，并与一阶段训练的对比损失结合。广泛的实验表明，在多个长尾识别基准上，RESCON优于先前的方法。我们的代码和模型可公开可用：https：//github.com/dvlab-research/rescom。

自我监督的学习在表示视觉和文本数据的表示方面取得了巨大的成功。但是，当前的方法主要在经过良好策划的数据集中验证，这些数据集未显示现实世界的长尾分布。在损失的角度或模型观点中，重新平衡的重新平衡是为了考虑自我监督的长尾学习的最新尝试，类似于被监督的长尾学习中的范式。然而，没有标签的帮助，由于尾巴样品发现或启发式结构设计的限制，这些探索并未显示出预期的明显希望。与以前的作品不同，我们从替代角度（即数据角度）探索了这个方向，并提出了一种新颖的增强对比度学习（BCL）方法。具体而言，BCL利用深神经网络的记忆效果自动推动对比度学习中样本视图的信息差异，这更有效地增强了标签 - unaware环境中的长尾学习。对一系列基准数据集进行的广泛实验证明了BCL对几种最新方法的有效性。我们的代码可在https://github.com/mediabrain-sjtu/bcl上找到。

随着数据量表的增长，由于跨类别的样本数量严重，深层识别模型通常会遭受长尾数据分布的困扰。实际上，现实世界中的数据通常在不同类别（例如鸽子和麻雀）之间表现出一定的相似性关系，在这项工作中称为类别相似性。当这些类似外观类似的类别之间发生不平衡时，这是双重困难的。但是，现有的解决方案主要集中于样本编号以重新平衡数据分布。在这项工作中，我们从统一的角度系统地研究了长尾问题的本质。具体而言，我们证明了长尾识别均受样本数和类别相似性的影响。直观地，使用玩具示例，我们首先表明样本号不是长尾识别的性能下降的独特影响因素。从理论上讲，我们证明（1）类别相似性作为不可避免的因素，也将通过相似的样本在长尾分布下的模型学习，（2）使用更多的判别性表示方法（例如，自我监督的学习），以减少相似性。 ，可以通过大大改善的性能进一步缓解分类器偏见。在几个长尾数据集上进行了广泛的实验，验证了我们的理论分析的合理性，并表明基于现有的最先进（SOTA），可以通过降低相似性进一步提高性能。我们的调查突出了长尾问题背后的本质，并为未来的工作提出了几个可行的方向。