【自监督】何凯明新作MAE略读

本文提出了一种名为随机掩码图像重建的任务,通过遮盖图像部分并重建,挑战现有深度学习模型。作者设计了一个掩码自编码器,采用不对称的编码-解码器结构,仅依赖未被遮盖的部分进行编码和解码。研究显示,这种方法在ImageNet上取得了令人惊讶的效果,表明深度学习可能不再单纯依赖模型深度,而是可以借鉴NLP领域的简单策略。尽管图像与语言信号存在差异,但该工作为计算机视觉的发展开辟了新途径。

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要点1

本文定义了一个新的任务:随机掩码图像重建任务。即随机的掩盖图像中的某些部分,然后重建出图像。

要点2

本文提出了一个掩码自编码器,用来解决随机掩码图像重建任务。该编码器是一个不对称的编码-解码器结构,将没有被掩盖的部分传入编码器进行编码,然后经过一个比较轻量级的解码器进行解码,从而实现重建任务。
在这里插入图片描述

要点3

作者总结说现在深度学习的方法大多数依靠不断加深模型来提高性能。在作者的研究中,在ImageNet上利用一个类似于NLP的简单方法就学到了一个强大的自编码器,这具有很强大的扩展性,让计算机视觉可能走上与NLP类似的道路。

要点4

图像和语言是不同的信号,这一点值得关注。图像仅仅记录了光的信号而不像单词能够分解成不同的语义信息。同样地,MAE重建出的像素也不是语义实体,因为作者是随机抽取的块而不是把目标抽取出来,所以与语义分割任务不同。

要点5

不同mask数量的结果展示
在这里插入图片描述

### MAE 自监督学习方法介绍 #### 原理概述 Masked Autoencoder (MAE) 是一种用于处理图像和视频数据的自监督学习框架。该方法通过对输入的数据进行部分遮掩,然后尝试重建被遮掩的部分来训练模型[^1]。 具体来说,在训练过程中,MAE会选择性地屏蔽掉大部分像素或帧片段,只保留一小部分可见的信息作为提示给编码器。解码器则基于这些有限的线索去恢复原始完整的样本。这种方式不仅能够有效地利用大规模无标签数据集,而且有助于构建具有更强鲁棒性和泛化性的视觉特征提取器[^4]。 #### 应用范围 作为一种通用的技术手段,只要存在大量的未标记图像或视频素材可供使用,MAE就能发挥其优势并改善相应领域内视觉系统的效能与适应能力。例如,在自动驾驶场景下,采用此类预训练方式可显著增强对于复杂环境感知任务的支持力度;实验表,经由拼图形式预先调优后的网络结构能将障碍物识别精度提高约27%[^3]。 #### 实现细节 为了更好地理解如实际操作这一算法流程,下面给出了一段简化版Python代码示例: ```python import torch.nn as nn class MaskedAutoEncoder(nn.Module): def __init__(self, encoder, decoder): super(MaskedAutoEncoder, self).__init__() self.encoder = encoder self.decoder = decoder def forward(self, x_masked, mask_ratio=0.75): # 默认设置75%的比例随机遮挡 latent_representation = self.encoder(x_masked * (torch.rand_like(x_masked)>mask_ratio).float()) reconstructed_output = self.decoder(latent_representation) return reconstructed_output ``` 此段伪代码展示了创建一个简单的MAE类的过程,其中包含了基本组件——编码器和解码器的设计思路以及前向传播逻辑。需要注意的是,真实应用场景下的实现会更加复杂,涉及更多优化技巧和技术考量。
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