17 天前

上下文感知的鲁棒微调

Xiaofeng Mao, Yuefeng Chen, Xiaojun Jia, Rong Zhang, Hui Xue, Zhao Li
上下文感知的鲁棒微调
摘要

对比语言-图像预训练(Contrastive Language-Image Pre-trained, CLIP)模型具备零样本分类能力,能够通过图像与提示语句“a [CONTEXT] of [CLASS]”之间的相似性,判断图像是否属于“[CLASS]”类别。得益于“[CONTEXT]”部分所包含的丰富文本线索,CLIP模型能够感知不同的上下文信息,如背景、风格、视角等,因而对各类分布偏移(distribution shifts)展现出前所未有的鲁棒性。然而,近期研究发现,对CLIP模型进行进一步微调虽可提升下游任务的准确率,却会牺牲其鲁棒性。我们通过实证研究发现,微调过程会损害预训练CLIP特征原有的上下文感知能力。为解决这一问题,我们提出一种新的微调方法——上下文感知鲁棒微调(Context-Aware Robust Fine-tuning, CAR-FT)。该方法在微调过程中引入正则化机制,以保留并强化模型对上下文信息的捕捉能力。具体而言,我们利用零样本提示词权重,提取图像中蕴含的上下文分布信息。通过最小化原始CLIP模型与微调后CLIP模型所诱导出的上下文分布之间的Kullback-Leibler散度(KLD),CAR-FT确保了CLIP模型原有的上下文感知能力能够有效传递至下游任务,从而在提升分布内(In-Distribution, ID)准确率的同时,显著提高分布外(Out-of-Distribution, OOD)准确率。实验结果表明,CAR-FT在ImageNet的五个分布外测试数据集上均展现出优越的鲁棒性,同时在九个下游任务中均实现了准确率提升。此外,CAR-FT超越了以往的领域泛化(Domain Generalization, DG)方法,在DomainBed基准测试中取得了78.5%的平均准确率,刷新了当前最优性能,树立了新的技术标杆。