Synthetic to real adaptation with generative correlation alignment network

本文提出了一种名为DGCAN的深度生成相关性对齐网络,用于将CAD-synthetic领域的CAD对象轮廓与真实图像领域的自然纹理进行合成。通过探索内容和CORAL损失在不同层的效果,确定了最优配置以生成最具前景的刺激物。实验证明,该模型在多个基准数据集上的表现优于现有先进技术。

3 contributions:

  • We propose a Deep Generative Correlation Alignment Network(DGCAN) to synthesize CAD objects contour from the CAD-synthetic domain with natural textures from the real image domain.
  • We explore the effect of applying the content and CORAL losses on different layers and determine the optimal configuration to generate the most promising stimuli.
  • We empirically show the effectiveness of our model over several state-of-the-art methods by testing on real image datasets.

Shape Preserving loss:

Naturalness loss:

 

<think>我们被要求使用Python生成或查找与给定数据集具有相关性的数据集。这里有两种主要方法: 1. 生成合成数据集:通过统计特性(如相关系数)生成与给定数据集相关的新数据集。 2. 查找真实数据集:在公开数据集中寻找与给定数据集具有相关性的数据集。 由于问题中没有提供具体的数据集,我们将分别讨论两种方法,并提供代码示例。 ### 方法1:生成合成数据集 我们可以根据给定的数据集,通过线性变换或添加噪声等方式生成具有相关性的新数据集。 #### 步骤: 1. 计算给定数据集的均值和协方差矩阵。 2. 使用多元正态分布生成新数据,保持相同的均值和协方差。 #### 示例代码: ```python import numpy as np import pandas as pd # 假设我们有一个给定的数据集(这里用随机数据模拟) np.random.seed(42) given_data = pd.DataFrame(np.random.randn(100, 3), columns=['A', 'B', 'C']) # 计算给定数据集的均值和协方差矩阵 mean = given_data.mean().values cov = given_data.cov().values # 生成具有相同均值和协方差的新数据集(与给定数据集具有线性相关性) new_data = np.random.multivariate_normal(mean, cov, size=100) new_data = pd.DataFrame(new_data, columns=['X', 'Y', 'Z']) # 查看新数据集与给定数据集的相关性(注意:这里我们生成的是新数据集,但我们可以检查新数据集内部的相关性结构) print(new_data.corr()) ``` ### 方法2:查找真实数据集 我们可以使用公开的数据集存储库(如Kaggle、UCI等)来查找与给定数据集具有相关性的数据集。但是,这个过程通常需要手动进行,因为需要理解数据集的语义。不过,我们可以通过计算给定数据集与公开数据集的统计相似度(如特征分布、相关性结构等)来辅助查找。 由于自动化查找整个互联网上的数据集不现实,我们通常通过以下步骤: 1. 将给定数据集的关键特征(如特征名称、统计摘要)作为查询条件。 2. 在公开数据集平台上搜索。 但是,我们可以利用一些Python库来访问公开数据集,并计算它们与给定数据集的相似度。例如,使用`sklearn`计算数据集之间的相似度(如KL散度、相关系数等)需要将数据集转化为相同的特征空间,这通常很困难。 因此,我们推荐使用以下方法: - 使用`dataprep`库中的内置数据集(如引用[1]所示)来加载一些数据集,然后计算给定数据集与这些数据集的相关性(如果特征维度相同)。但通常特征维度不同,所以需要先进行特征选择或降维。 #### 示例步骤: 1. 加载`dataprep`的内置数据集(如果有)或其他公开数据集。 2. 将给定数据集和公开数据集进行预处理(例如,选择相同的特征子集或进行特征嵌入)。 3. 计算两个数据集之间的相似度(例如,通过比较数据集的统计特性)。 然而,由于特征空间不一致,这种方法通常不可行。因此,更实际的做法是通过语义匹配(如特征名称)来查找相关数据集。 ### 总结 - 如果要生成数据集,使用多元正态分布基于给定数据集的均值和协方差生成。 - 如果要查找真实数据集,需要根据数据集的描述和特征进行手动搜索,或者利用公开数据集的API(如`sklearn.datasets`或`dataprep.datasets`)获取数据集列表,然后通过比较统计特性(如均值、方差、相关系数矩阵的相似度)来筛选。 下面我们提供一个比较两个数据集相关系数矩阵相似度的示例(假设两个数据集具有相同的特征): ```python # 假设有两个数据集df1和df2,具有相同的特征 # 计算两个数据集的相关系数矩阵 corr1 = df1.corr() corr2 = df2.corr() # 计算两个相关系数矩阵的相似度(例如Frobenius范数) similarity = np.linalg.norm(corr1 - corr2, 'fro') ``` ### 注意事项 - 生成的数据集与原始数据集具有线性相关性,但可能无法捕捉非线性关系。 - 查找真实数据集时,特征匹配是关键,否则需要先进行特征对齐。 §§相关问题§§ 1. 如何评估生成的数据集与原始数据集的相关性? 2. 除了线性相关,还有哪些方法可以生成具有非线性相关性的数据集? 3. 在公开数据集中查找相关数据集时,有哪些常用的Python库或工具?</think>### 如何用Python生成或查找与给定数据集相关的数据集 #### 方法1:生成合成相关数据集 当需要控制数据特性时,可生成满足特定相关性的合成数据: ```python import numpy as np import pandas as pd # 给定数据集示例 given_data = pd.DataFrame({ 'Feature1': np.random.normal(0, 1, 100), 'Feature2': np.random.uniform(5, 10, 100) }) # 生成与Feature1强相关的特征 corr_coeff = 0.8 # 目标相关系数 new_feature = given_data['Feature1'] * corr_coeff + np.random.normal(0, 1-corr_coeff, 100) # 构建新数据集 correlated_data = given_data.copy() correlated_data['NewFeature'] = new_feature # 验证相关性 correlation_matrix = correlated_data.corr() print(correlation_matrix[['Feature1', 'NewFeature']]) ``` #### 方法2:查找真实相关数据集 使用公开数据集API查找语义或统计相似的数据: ```python from dataprep.datasets import get_dataset_names, load_dataset import re # 获取所有可用数据集 all_datasets = get_dataset_names() # 定义目标关键词(从给定数据集提取) target_keywords = ['sales', 'financial', 'retail'] # 示例关键词 # 搜索匹配数据集 matched_datasets = [] for dataset in all_datasets: if any(re.search(keyword, dataset, re.IGNORECASE) for keyword in target_keywords): matched_datasets.append(dataset) # 加载最相关数据集 if matched_datasets: most_relevant = load_dataset(matched_datasets[0]) print(f"找到相关数据集: {matched_datasets[0]}, 形状: {most_relevant.shape}") ``` #### 方法3:特征相关性扩展 通过现有特征生成衍生特征: ```python # 基于给定特征创建交互特征 given_data['Interaction'] = given_data['Feature1'] * given_data['Feature2'] # 创建多项式特征 given_data['Feature1_sq'] = given_data['Feature1']**2 given_data['Feature2_log'] = np.log(given_data['Feature2']) # 验证新特征相关性 print(given_data.corr()) ``` #### 方法4:使用时间序列相关性 针对时间序列数据寻找相关序列: ```python from statsmodels.tsa.stattools import ccf # 计算互相关函数 def find_related_series(main_series, candidate_series, threshold=0.7): lags = range(-10, 11) # 检查±10个时间步 for lag in lags: corr = ccf(main_series, candidate_series.shift(lag))[0] if abs(corr) > threshold: return lag, corr return None # 示例应用 lag, correlation = find_related_series(stock_prices['AAPL'], stock_prices['MSFT']) print(f"最大相关性 {correlation} 出现在滞后{lag}期") ``` ### 关键工具和技术 1. **相关性分析**: - Pearson/Spearman相关系数:`df.corr()` - 互相关函数:`statsmodels.tsa.stattools.ccf` 2. **公开数据源**: - `dataprep.datasets`:内置300+数据集[^1] - `sklearn.datasets`:合成数据集生成 - `yfinance`:金融时间序列数据 3. **高级方法**: ```python # 使用协方差矩阵生成多元正态分布 cov_matrix = given_data.cov() synthetic_data = np.random.multivariate_normal( mean=given_data.mean(), cov=cov_matrix, size=1000 ) ``` ### 注意事项 1. 相关性与因果性:强相关特征不一定存在因果关系 2. 滞后效应:时间序列中需考虑时滞相关性 3. 非线性关系:使用互信息`mutual_info_regression`检测非线性关联 4. 维度匹配:确保比较的数据集具有兼容的维度和时间范围
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