ImageNet-R|多模态学习数据集|增量学习数据集

arXiv2024-12-13 更新2024-12-25 收录

多模态学习

增量学习

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https://github.com/YiLunLee/Exemplar_Masking_MCIL

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资源简介：

该数据集基于ImageNet-R扩展，旨在应用于多模态增量学习任务。通过查询多模态大语言模型（如InstructBLIP）生成图像的描述，将图像分类数据集转化为多模态数据集。数据集的创建过程涉及对图像和文本的联合处理，以确保在有限的内存缓冲区中存储更多有代表性的样本。该数据集主要用于解决多模态增量学习中的灾难性遗忘问题，通过高效的样本存储和知识回放，提升模型的鲁棒性和效率。

提供机构：

国立阳明交通大学、谷歌、Atmanity

创建时间：

2024-12-13

AI搜集汇总

数据集介绍

构建方式

ImageNet-R数据集的构建基于ImageNet-R图像分类数据集，并通过多模态大语言模型（如InstructBLIP）为每张图像生成详细的文本描述。具体而言，研究人员通过查询模型生成每张图像的100字描述，从而将原本仅包含图像的单模态数据集扩展为包含图像和文本的多模态数据集。这一扩展过程不仅保留了图像的高质量视觉信息，还通过文本描述为图像提供了丰富的上下文信息，使得数据集能够更好地支持多模态增量学习任务。

使用方法

ImageNet-R数据集主要用于多模态增量学习任务，特别是在处理新类别数据时如何避免遗忘旧类别知识。研究人员可以通过该数据集验证多模态增量学习算法的有效性，尤其是那些旨在减少存储和计算开销的方法。具体使用方式包括：首先，利用数据集中的图像和文本对进行模型训练，通过多模态数据增强技术生成多样化的训练样本；其次，采用基于注意力权重的样本掩码策略，保留图像和文本中的重要信息，从而在有限的存储空间内保存更多的样本；最后，通过增量学习框架逐步引入新类别数据，评估模型在长期增量学习中的表现。

背景与挑战

背景概述

ImageNet-R数据集是一个多模态数据集，扩展自经典的ImageNet数据集，旨在解决多模态增量学习中的挑战。该数据集由Yi-Lun Lee等人于2024年提出，主要研究人员来自国立阳明交通大学、Google和Atmanity。ImageNet-R的核心研究问题是如何在多模态增量学习场景中，有效处理来自多个模态的信息，同时避免遗忘先前学到的知识。该数据集通过生成图像的文字描述，扩展了原有的图像分类任务，使其成为一个多模态任务，推动了多模态增量学习领域的发展。

当前挑战

ImageNet-R数据集面临的挑战主要包括两个方面。首先，多模态数据的存储和计算需求巨大，尤其是在基于样本的增量学习方法中，存储多模态数据所需的存储空间和计算资源显著增加。其次，多模态增量学习中的灾难性遗忘问题尤为突出，模型在学习新知识时容易遗忘旧知识，导致性能下降。此外，构建过程中，如何高效地生成图像的文字描述，并确保这些描述能够准确反映图像内容，也是一个重要的挑战。这些挑战需要通过创新的算法和技术来解决，以提升多模态增量学习的效率和效果。

常用场景

经典使用场景

ImageNet-R数据集在多模态增量学习（Multimodal Incremental Learning, MCIL）中被广泛应用，尤其是在处理图像和文本数据的联合学习任务中。该数据集通过结合图像和文本模态，帮助模型在增量学习过程中有效避免灾难性遗忘问题。通过引入多模态数据增强技术，ImageNet-R能够生成多样化的样本，从而提升模型在增量学习中的表现。

解决学术问题

ImageNet-R数据集解决了多模态增量学习中的两个关键学术问题：一是大规模多模态数据的存储和计算负担，二是灾难性遗忘问题。通过提出基于注意力权重的样本掩码框架，该数据集显著减少了存储空间需求，同时通过多模态数据增强技术，提升了模型在增量学习中的知识保留能力。这些创新使得模型能够在有限的计算资源下，高效地学习新知识并保留旧知识。

实际应用

在实际应用中，ImageNet-R数据集被用于构建多模态增量学习系统，特别是在需要处理动态数据流的场景中，如自动驾驶、智能监控和个性化推荐系统。通过生成图像的文字描述，该数据集能够为模型提供丰富的上下文信息，从而提升模型在复杂环境中的识别和决策能力。此外，该数据集还被用于教育领域，帮助开发能够持续学习新知识的智能教学系统。

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