Domain Adaptation Using Class-Balanced Self-Paced Learning for Soil Classification With LIBS
Notice bibliographique
Résumé
Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is a promising technology for soil analysis due to its simple setup, cost-effectiveness, and rapid (few seconds) analysis time per sample. The recent rise in machine learning (ML) techniques for processing LIBS spectra has made LIBS more attractive. However, because of the soil samples’ varied physical properties and chemical composition, the emission lines’ distribution can be highly variable. It may cause spectra distribution change and make the training spectra not representative of the test spectra. Hence, applying an ML model trained with only samples from the training distribution to the test distribution will likely experience performance degradation. To solve the spectra distribution problem, we propose using self-learning, a domain adaptation (DA) method to self-adapt to the domain shift. It involves an iterative process of predicting on the target domain with the model trained by the source domain and then taking the confident predictions as pseudolabels for co-training the model. On top of self-learning, we also propose a novel class-balanced self-paced learning method. It balances the classes in the co-training process by ignoring the easy classes, which has a large predictive proportion to avoid the gradual dominance of these classes in pseudolabel generation. Instead of using universal selection proportion and in addition to achieve various confidence thresholds for classes, the proposed method balances and self-paces the other classes by customizing the class selection proportion and increment to avoid model bias in the self-training process. The class selection proportion and addition are tuned by validation, in which the validation set is generated by decision fusion of convolutional neural networks and partial least-squares discriminant analysis. Our method is tested with the Euro-Mediterranean symposium on LIBS (EMSLIBS) dataset, which shows the proposed method can effectively handle the spectra distribution change and achieves 90.2% test accuracy. It is comparable to the EMSLIBS contest winners with the same dataset, which uses test data calibration.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».