Uncertainty estimation is critical for cost-sensitive deep-learning applications (i.e. disease diagnosis). It is very challenging partly due to the inaccessibility of uncertainty groundtruth in most datasets. Previous works proposed to estimate the uncertainty from softmax calibration, Monte Carlo sampling, subjective logic and so on. However, these existing methods tend to be over-confident about their predictions with unreasonably low overall uncertainty, which originates from the imbalance between positive (correct classifications) and negative (incorrect classifications) samples. For this issue, we firstly propose the distributional imbalance to model the imbalance in uncertainty estimation as two kinds of distribution biases, and secondly propose Balanced True Class Probability (BTCP) framework, which learns an uncertainty estimator with a novel Distributional Focal Loss (DFL) objective. Finally, we evaluate the BTCP in terms of failure prediction and out-of-distribution (OOD) detection on multiple datasets. The experimental results show that BTCP outperforms other uncertainty estimation methods especially in identifying incorrect classifications.


翻译:不确定性的估算对于成本敏感的深层学习应用(即疾病诊断)至关重要,它具有很大挑战性,部分原因是大多数数据集无法取得不确定性的地貌真实性。以前曾提出过一些工作,以估计软式马克思校准、蒙特卡洛取样、主观逻辑等的不确定性。然而,这些现有方法往往过于怀疑其预测,其总体不确定性低得不合理,其原因是正(正确的分类)和负(错误分类)样本之间的不平衡。关于这个问题,我们首先建议将分布不平衡作为两种分布偏差的模型来模拟不确定性估算的不平衡,其次是提出平衡性真实级概率框架,该框架学习了一种不确定性的估测符,并具有新的分布偏重损失(DFL)目标。最后,我们从多个数据集的失败预测和分配外(OOD)探测角度评价BTCP。实验结果显示,BTCP比其他不确定性估算方法要差得多,特别是在确定不正确的分类方面。

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