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ImageNet-trained CNNs are not biased towards texture: Revisiting feature reliance through controlled suppression

Created by
  • Haebom

저자

Tom Burgert, Oliver Stoll, Paolo Rota, Begum Demir

개요

본 논문은 Convolutional Neural Networks (CNNs)가 본질적으로 텍스처 편향적이라는 가설을 재검토한다. Geirhos et al.의 큐-갈등 실험의 한계를 분석하고, 강제 선택 갈등의 혼란을 피하기 위해 형상, 텍스처, 색상 큐를 체계적으로 억제하여 특징 의존성을 정량화하는 도메인 불가지론적 프레임워크를 제안한다. 통제된 억제 조건에서 인간과 신경망을 평가한 결과, CNN은 본질적으로 텍스처 편향적이지 않고 주로 국부 형상 특징에 의존함을 발견했다. 하지만 이러한 의존성은 최신 훈련 전략이나 아키텍처(ConvNeXt, ViTs)를 통해 크게 완화될 수 있다. 또한, 컴퓨터 비전, 의료 영상, 원격 감지 분야로 분석을 확장하여 특징 의존 패턴이 체계적으로 다르다는 것을 밝혀냈다. 컴퓨터 비전 모델은 형상을 우선시하고, 의료 영상 모델은 색상을 강조하며, 원격 감지 모델은 텍스처에 대한 강한 의존성을 보인다.

시사점, 한계점

시사점:
CNN은 본질적으로 텍스처 편향적이지 않으며, 주로 국부 형상 특징에 의존한다.
최신 훈련 전략 또는 아키텍처를 통해 형상 특징에 대한 의존도를 완화할 수 있다.
특징 의존 패턴은 컴퓨터 비전, 의료 영상, 원격 감지 등 다양한 분야에서 체계적으로 다르다.
한계점:
제시된 프레임워크와 실험 결과는 특정 CNN 아키텍처 및 데이터셋에 한정될 수 있다.
다양한 훈련 전략 및 아키텍처에 대한 광범위한 평가가 필요하다.
특징 의존성의 정확한 메커니즘을 밝히는 추가 연구가 필요하다.
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