In recent times, deep neural networks achieved outstanding predictive performance on various classification and pattern recognition tasks. However, many real-world prediction problems have ordinal response variables, and this ordering information is ignored by conventional classification losses such as the multi-category cross-entropy. Ordinal regression methods for deep neural networks address this. One such method is the CORAL method, which is based on an earlier binary label extension framework and achieves rank consistency among its output layer tasks by imposing a weight-sharing constraint. However, while earlier experiments showed that CORAL's rank consistency is beneficial for performance, the weight-sharing constraint could severely restrict the expressiveness of a deep neural network. In this paper, we propose an alternative method for rank-consistent ordinal regression that does not require a weight-sharing constraint in a neural network's fully connected output layer. We achieve this rank consistency by a novel training scheme using conditional training sets to obtain the unconditional rank probabilities through applying the chain rule for conditional probability distributions. Experiments on various datasets demonstrate the efficacy of the proposed method to utilize the ordinal target information, and the absence of the weight-sharing restriction improves the performance substantially compared to the CORAL reference approach.


翻译:近些年来,深神经网络在各种分类和模式识别任务方面实现了出色的预测性业绩,然而,许多现实世界的预测问题有正反响变量,而这种定序信息被多类跨天体等常规分类损失忽略,而这种多类跨天体运动等常规分类损失忽略。深神经网络的奥氏回归方法就解决了这一点。一种方法就是CORAL方法,这种方法基于早期的二进制标签扩展框架,通过施加权重分担限制,在产出层任务中达到等级一致性;然而,虽然早先的实验表明,CORAL的等级一致性有利于业绩,但权重共享限制可能严重限制深神经网络的外观性能。在本文件中,我们提出了在神经网络完全相连的输出层中不需要权重共享约束的排序回归的替代方法。我们通过一个新的培训计划实现这一等级一致性,即使用有条件的培训套件,通过对有条件的概率分布适用链规则,获得无条件的等级概率概率。对各种数据设置的实验表明,拟议的方法对于利用正态共享目标的参考性改进了C级基准的性性。

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