AD-MT

一、概要

普通 Mean Teacher 只有一个 teacher,容易产生错误伪标签并不断强化错误;而普通双教师又容易两个 teacher 太相似,所以作者提出让两个 teacher 交替、随机、差异化更新,并且让 student 学习两个 teacher 的一致区域和冲突区域。

二、整体结构

AD-MT 有三个模型:Student, Teacher1, Teacher2

其中:

  • Student 是可训练的;
  • Teacher1 和 Teacher2 不反向传播;
  • 两个 teacher 都由 student 通过 EMA 更新;
  • 但不是每次都同时更新两个 teacher,而是 交替更新。

整体结构可以理解为:

或

每个 iteration 只更新其中一个 teacher。

三、RPA 随机周期交替更新

RPA 全称是 Random Periodic Alternate Updating Module。

它的作用是让两个 teacher 不要太像。

作者用了三种策略制造差异:

第一,交替更新。每次只更新一个 teacher,而不是两个 teacher 同时 EMA 更新。

第二,不同增强策略。Teacher1 和 Teacher2 对应不同的数据增强,例如论文中 Teacher1 使用 color jitter,Teacher2 使用 copy-paste。

第三,随机切换周期。不是固定每隔多少 iteration 切换 teacher,而是在一个最大周期内随机选择切换时间。

这样做的目的就是让两个 teacher 形成不同的"教学视角"。

四、CCM 冲突处理模块

CCM 全称是 Conflict-Combating Module。

普通双教师方法通常会:

  • 对两个 teacher 平均;
  • 或者只保留两个 teacher 一致的预测;
  • 对冲突区域直接丢弃。

但 AD-MT 认为:

teacher 之间的冲突区域并不一定没用,反而可能包含更有价值的不确定信息。

所以 CCM 做了两件事:

第一,处理一致区域

如果两个 teacher 预测一致,就用两个 teacher 的集成结果作为伪标签。

集成方式不是简单平均,而是基于熵加权:

熵越低,说明越自信,权重越大。

第二,处理冲突区域

如果两个 teacher 预测冲突,作者不是直接丢弃,而是比较:

  • teacher ensemble 的熵;
  • student 自己预测的熵。

谁的熵更低,就用谁作为最终监督信号。

也就是说:

当 teacher 有冲突时,如果 student 自己更确定,就允许 student 的判断参与伪标签生成。

这是 AD-MT 比普通双教师更有意思的地方。

五、损失函数

总体损失为:

其中: 是有标签数据上的监督损失,一般是 Dice + CE。 ​是无标签数据上的一致性损失,由两个 teacher 和 CCM 生成最终伪标签后监督 student。

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