Unsupervised domain adaptation with weak source domain labels via bidirectional subdomain alignment

计算机科学 模式识别(心理学) 人工智能 质心 判别式 特征(语言学) 聚类分析 领域(数学分析) 特征学习 最大化 机器学习 数学 数学优化 语言学 数学分析 哲学
作者
Heng Zhou,Ping Zhong,Daoliang Li,Zhencai Shen
出处
期刊:Neural Networks [Elsevier BV]
卷期号:178: 106418-106418 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.neunet.2024.106418
摘要

Unsupervised domain adaptation (UDA) enables knowledge transfer from a labeled source domain to an unlabeled target domain. However, UDA performance often relies heavily on the accuracy of source domain labels, which are frequently noisy or missing in real applications. To address unreliable source labels, we propose a novel framework for extracting robust, discriminative features via iterative pseudo-labeling, queue-based clustering, and bidirectional subdomain alignment (BSA). The proposed framework begins by generating pseudo-labels for unlabeled source data and constructing codebooks via iterative clustering to obtain label-independent class centroids. Then, the proposed framework performs two main tasks: rectifying features from both domains using BSA to match subdomain distributions and enhance features; and employing a two-stage adversarial process for global feature alignment. The feature rectification is done before feature enhancement, while the global alignment is done after feature enhancement. To optimize our framework, we formulate BSA and adversarial learning as maximizing a log-likelihood function, which is implemented via the Expectation-Maximization algorithm. The proposed framework shows significant improvements compared to state-of-the-art methods on Office-31, Office-Home, and VisDA-2017 datasets, achieving average accuracies of 91.5%, 76.6%, and 87.4%, respectively. Compared to existing methods, the proposed method shows consistent superiority in unsupervised domain adaptation tasks with both fully and weakly labeled source domains.
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