Machine Learning models are prone to fail when test data are different from training data, a situation often encountered in real applications known as distribution shift. While still valid, the training-time knowledge becomes less effective, requiring a test-time adaptation to maintain high performance. Following approaches that assume batch-norm layer and use their statistics for adaptation, we propose a Test-Time Adaptation with Principal Component Analysis (TTAwPCA), which presumes a fitted PCA and adapts at test time a spectral filter based on the singular values of the PCA for robustness to corruptions. TTAwPCA combines three components: the output of a given layer is decomposed using a Principal Component Analysis (PCA), filtered by a penalization of its singular values, and reconstructed with the PCA inverse transform. This generic enhancement adds fewer parameters than current methods. Experiments on CIFAR-10-C and CIFAR- 100-C demonstrate the effectiveness and limits of our method using a unique filter of 2000 parameters.


翻译:当测试数据不同于培训数据时,机器学习模型容易失败,这是在被称为分布转移的实际应用中经常遇到的一种情况,虽然培训时间知识仍然有效,但要求测试时间适应以保持高性能。根据采用分批北层并使用其统计数据进行适应的方法,我们提议采用主要成分分析(TTAWPCA)的测试时间适应,该分析假设一个适合的五氯苯甲醚,并在测试时间根据五氯苯甲醚的单值对腐败进行调整。TAWPCA综合了三个组成部分:一个特定层的输出通过主要成分分析(PCA)分解,通过对其单值的处罚加以过滤,再利用五氯苯甲醚的反向变形进行再造。这种通用改进增加了比现行方法少的参数。对CIFAR-10-C和CIFAR-100-C的实验用2000参数的独特过滤法展示了我们方法的有效性和局限性。

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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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