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AIDB Daily Papers

大規模言語モデルとグラフ畳み込みネットワークを統合した半教師あり画像分類

原題: Integrating Large Language Models and Graph Convolutional Networks for Semi-Supervised Image Classification
著者: Camila Piscioneri Magalhães, Lucas Pascotti Valem
公開日: 2026-07-10 | 分野: グラフニューラルネットワーク 大規模言語モデル cs.AI cs.CV

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • 画像分類のグラフ構築において、VLMとLLMを用いて画像間の意味的類似度を推定し、グラフの不要なエッジを剪定する手法を提案した。
  • 従来のkNN等の手法では困難だった画像間の意味的な関係性を、LLMの高度なセマンティック理解能力を活用して補完できる点が新しい。
  • LLMによるグラフの洗練化を行うことで、特にkNNグラフを用いた画像分類において分類精度の向上が確認された。

Abstract

While the growing availability of image data has driven significant advances, labeling datasets remains costly and time-consuming. Therefore, semi-supervised approaches such as Graph Convolutional Networks (GCNs), which learn from both labeled and unlabeled data, have emerged as a promising solution. One of the primary challenges in applying GCNs to image classification is graph construction, since, unlike in citation networks or similar domains, images typically do not come with a predefined structural representation. For visual data, most studies construct graphs based on the similarity between feature vectors from pretrained deep learning backbones, typically by employing kNN or reciprocal kNN algorithms. Although Large Language Models (LLMs) have shown remarkable capability in capturing high-level semantics, their integration with GCNs for image classification remains underexplored. Aiming to fill this gap, our approach uses a Vision Language Model (VLM) to generate textual image descriptions, which are then processed by an LLM to estimate semantic similarity scores between connected images. These scores guide the pruning of edges in kNN and reciprocal kNN graphs, filtering out semantically irrelevant neighbors. Experimental results reveal that leveraging LLMs for graph refinement can improve classification accuracy, particularly for kNN graphs and some backbones. The source code is publicly available at http://gcnllm.lucasvalem.com.

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