Knowledge distillation (KD) has been actively studied for image classification tasks in deep learning, aiming to improve the performance of a student model based on the knowledge from a teacher model. However, there have been very few efforts for applying KD in image regression with a scalar response, and there is no KD method applicable to both tasks. Moreover, existing KD methods often require a practitioner to carefully choose or adjust the teacher and student architectures, making these methods less scalable in practice. Furthermore, although KD is usually conducted in scenarios with limited labeled data, very few techniques are developed to alleviate such data insufficiency. To solve the above problems in an all-in-one manner, we propose in this paper a unified KD framework based on conditional generative adversarial networks (cGANs), termed cGAN-KD. Fundamentally different from existing KD methods, cGAN-KD distills and transfers knowledge from a teacher model to a student model via cGAN-generated samples. This unique mechanism makes cGAN-KD suitable for both classification and regression tasks, compatible with other KD methods, and insensitive to the teacher and student architectures. Also, benefiting from the recent advances in cGAN methodology and our specially designed subsampling and filtering procedures, cGAN-KD also performs well when labeled data are scarce. An error bound of a student model trained in the cGAN-KD framework is derived in this work, which theoretically explains why cGAN-KD takes effect and guides the implementation of cGAN-KD in practice. Extensive experiments on CIFAR-10 and Tiny-ImageNet show that we can incorporate state-of-the-art KD methods into the cGAN-KD framework to reach a new state of the art. Also, experiments on RC-49 and UTKFace demonstrate the effectiveness of cGAN-KD in image regression tasks, where existing KD methods are inapplicable.


翻译:在深层学习中,为图像分类任务积极研究了知识蒸馏法(KD),目的是提高基于教师模型知识的学生模型的性能。然而,在应用KD进行图像回归时,很少努力使用卡路里响应,也没有适用于这两个任务的KD方法。此外,现有的KD方法往往要求执业者仔细选择或调整教师和学生结构,使这些方法在实践上不那么可缩放。此外,虽然KD通常在有有限标签数据的情况下进行,但用于缓解这类数据不足的技术却很少。为了以全局方式解决上述问题,我们在本文件中建议了一个基于有条件的基因化对抗网络(cAN)的统一KD框架框架,称为cGAN-KD 方法。 与现有的KAN-D方法、CGAN-K 模型的变色化、CAN-D 模型的变色化、 学习的CAN-D 工具的变现、学习的CAK-NG-ROD 方法、学习的C-K-K-K-RO-C-C-C-K-ROD-ROD-L-IG-IG-IG-IG-IG-L-IL-I-I-IL-IL-C-C-C-C-IG-IG-IL-IL-ID-C-IL-IL-IL-S-I-I-S-ID-ID-S-S-S-I-S-S-ID-S-I-I-I-I-ID-IL-IL-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-C-C-C-C-C-C-C-C-I-C-C-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-

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