ImageNetで訓練されたCNNはテクスチャに偏っていない:制御された抑制による特徴依存性の再検討

ImageNetで訓練されたCNNはテクスチャに偏っていない:制御された抑制による特徴依存性の再検討

なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。

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arXiv:2509.20234v1発表タイプ:クロス

要約:畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は本質的にテクスチャに偏っているという仮説は、深層学習における特徴量利用に関する議論の大部分を形作ってきた。本研究では、Geirhosらのキューコンフリクト実験における限界を検証することで、この仮説を再検討する。これらの限界に対処するため、形状、テクスチャ、色の手がかりを系統的に抑制することで特徴量依存性を定量化するドメイン非依存フレームワークを提案し、強制選択コンフリクトの交絡因子を回避する。制御された抑制条件下で人間とニューラルネットワークを評価することにより、CNNは本質的にテクスチャに偏っているのではなく、主に局所的な形状特徴に依存していることがわかった。それにもかかわらず、この依存性は、最新の訓練戦略やアーキテクチャ(ConvNeXt、ViTs)によって大幅に軽減できる。さらに、コンピュータビジョン、医療画像、リモートセンシングにわたって分析を拡張し、依存パターンが系統的に異なることを明らかにする:コンピュータビジョンモデルは形状を優先し、医療画像モデルは色を重視し、リモートセンシングモデルはテクスチャへの依存性がより強い。コードはhttps://github.com/tomburgert/feature-relianceで公開されている。

原文(英語)を表示

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

arXiv:2509.20234v1 Announce Type: cross
Abstract: The hypothesis that Convolutional Neural Networks (CNNs) are inherently texture-biased has shaped much of the discourse on feature use in deep learning. We revisit this hypothesis by examining limitations in the cue-conflict experiment by Geirhos et al. To address these limitations, we propose a domain-agnostic framework that quantifies feature reliance through systematic suppression of shape, texture, and color cues, avoiding the confounds of forced-choice conflicts. By evaluating humans and neural networks under controlled suppression conditions, we find that CNNs are not inherently texture-biased but predominantly rely on local shape features. Nonetheless, this reliance can be substantially mitigated through modern training strategies or architectures (ConvNeXt, ViTs). We further extend the analysis across computer vision, medical imaging, and remote sensing, revealing that reliance patterns differ systematically: computer vision models prioritize shape, medical imaging models emphasize color, and remote sensing models exhibit a stronger reliance towards texture. Code is available at https://github.com/tomburgert/feature-reliance.

Published: 2025-09-24 19:00 UTC


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