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Enregistrement W3180854701 · doi:10.3390/e23070881

Compression Helps Deep Learning in Image Classification

2021· article· en· W3180854701 sur OpenAlexafffund
En‐hui Yang, Hossam Amer, Yanbing Jiang

Notice bibliographique

RevueEntropy · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueAdvanced Image Processing Techniques
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésJPEGArtificial intelligenceComputer scienceImage compressionPattern recognition (psychology)Image (mathematics)Set (abstract data type)Compression ratioRank (graph theory)Artificial neural networkCompression (physics)JPEG 2000Image processingMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The impact of JPEG compression on deep learning (DL) in image classification is revisited. Given an underlying deep neural network (DNN) pre-trained with pristine ImageNet images, it is demonstrated that, if, for any original image, one can select, among its many JPEG compressed versions including its original version, a suitable version as an input to the underlying DNN, then the classification accuracy of the underlying DNN can be improved significantly while the size in bits of the selected input is, on average, reduced dramatically in comparison with the original image. This is in contrast to the conventional understanding that JPEG compression generally degrades the classification accuracy of DL. Specifically, for each original image, consider its 10 JPEG compressed versions with their quality factor (QF) values from {100,90,80,70,60,50,40,30,20,10}. Under the assumption that the ground truth label of the original image is known at the time of selecting an input, but unknown to the underlying DNN, we present a selector called Highest Rank Selector (HRS). It is shown that HRS is optimal in the sense of achieving the highest Top k accuracy on any set of images for any k among all possible selectors. When the underlying DNN is Inception V3 or ResNet-50 V2, HRS improves, on average, the Top 1 classification accuracy and Top 5 classification accuracy on the whole ImageNet validation dataset by 5.6% and 1.9%, respectively, while reducing the input size in bits dramatically—the compression ratio (CR) between the size of the original images and the size of the selected input images by HRS is 8 for the whole ImageNet validation dataset. When the ground truth label of the original image is unknown at the time of selection, we further propose a new convolutional neural network (CNN) topology which is based on the underlying DNN and takes the original image and its 10 JPEG compressed versions as 11 parallel inputs. It is demonstrated that the proposed new CNN topology, even when partially trained, can consistently improve the Top 1 accuracy of Inception V3 and ResNet-50 V2 by approximately 0.4% and the Top 5 accuracy of Inception V3 and ResNet-50 V2 by 0.32% and 0.2%, respectively. Other selectors without the knowledge of the ground truth label of the original image are also presented. They maintain the Top 1 accuracy, the Top 5 accuracy, or the Top 1 and Top 5 accuracy of the underlying DNN, while achieving CRs of 8.8, 3.3, and 3.1, respectively.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,006
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,006
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,287
Écart entre enseignants0,272 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations25
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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