論文の概要: Sample-Optimal Estimation of the Fréchet Inception Distance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.07114v1
- Date: Mon, 05 Oct 2026 16:03:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 02:58:29.565262
- Title: Sample-Optimal Estimation of the Fréchet Inception Distance
- Title(参考訳): フレシェ開始距離のサンプル最適推定
- Abstract要約: Fréchet Inception Distance (FID)は、生成モデルを評価するために広く用いられているが、その経験的プラグイン推定器は有限サンプルバイアスに悩まされている。
U-statisticsにインスパイアされたデバイアス手法を用いた新しい計算効率の高いFID推定アルゴリズムであるRelative Taylor Debiasing (RTD)を紹介する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 13.61388474201292
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Fréchet Inception Distance (FID) is widely used to evaluate generative models, but its empirical plug-in estimator suffers from finite-sample bias [BSAG18, CF20]. We study the sample complexity $n$ of estimating FID to error $ε$ between $d$-dimensional Gaussians with bounded mean distance and covariances, when one distribution is known. Our contributions are threefold. (1) We establish tight finite-sample $Θ(\frac{d^2}{n})$ bias and $Θ(\frac{d}{n} + \frac {d^2} {n^2})$ variance bounds for the empirical plug-in estimator, establishing a $\gtrsim d^2$ sample complexity. (2) To debias the empirical plug-in estimator, we generalize the ${\rm FID}_\infty$ estimator of [CF20] to extrapolation methods of arbitrary order $k$. We further prove tight bias and variance bounds of $Θ(\frac{d^{k + 2}}{n^{k + 1}})$ and $Θ(\frac d n + \frac{d^2}{n^2})$ for any order-$k$ extrapolation under our framework. (3) We introduce Relative Taylor Debiasing (RTD), a new, computationally efficient FID estimation algorithm using debiasing techniques inspired by U-statistics. We show that RTD achieves an $O(\frac d {ε^2})$ sample complexity, and prove that this is optimal. We provide a complementary empirical evaluation of our new estimators. Our experiments on synthetic Gaussians validate the predicted residual bias and support the tightness of our bounds. On ImageNet with Inception embeddings, RTD achieves the lowest mean estimation error at the standard 50K sample budget, while our second-order variance-aware extrapolation estimator (VALE$_2$) uses only 10K samples to achieve accuracy comparable to FID$_\infty$ at 50K samples.
- Abstract(参考訳): Fréchet Inception Distance (FID) は、生成モデルを評価するために広く用いられているが、その経験的プラグイン推定器は有限サンプルバイアス(BSAG18, CF20)に悩まされている。
1つの分布が知られているとき、平均距離と共分散が有界な$d$次元ガウス多様体間の誤差として FID を推定するサンプル複雑性$n$について検討する。
私たちの貢献は3倍です。
1) 実験的なプラグイン推定器に対して、厳密な有限サンプル$(\frac{d^2}{n})$バイアスと$(\frac{d}{n} + \frac {d^2} {n^2})$分散境界を確立し、$\gtrsim d^2$サンプル複雑性を確立する。
2) 経験的プラグイン推定器を悪用するために、${\rm FID}_\infty$ estimator of [CF20] を任意の位数$k$の外挿法に一般化する。
さらに、我々のフレームワークの下での任意の順序-$k$外挿に対して、$(\frac{d^{k + 2}}{n^{k + 1}})$と$(\frac dn + \frac{d^2}{n^2})$の厳密なバイアスと分散境界を証明します。
(3) 相対的テイラー・デバイアスリング (RTD) は, 統計学にインスパイアされたデバイアス手法を用いて, 計算効率の良い新しいFID推定アルゴリズムである。
RTDが$O(\frac d {ε^2})$サンプル複雑性を達成することを示し、これが最適であることを示す。
新しい推定器を補完的に評価する。
合成ガウスに関する我々の実験は、予測された残留バイアスを検証し、境界の厳密性を支持する。
インセプション埋め込みを用いたImageNetでは、標準の50Kサンプル予算で最小平均推定誤差を達成し、第2次分散認識外挿推定器(VALE$_2$)は、FID$_\infty$の50Kサンプルに匹敵する精度を達成するために10Kサンプルのみを使用する。
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