Identifying defects in the images of industrial products has been an important task to enhance quality control and reduce maintenance costs. In recent studies, industrial anomaly detection models were developed using pre-trained networks to learn nominal representations. To employ the relative positional information of each pixel, we present \textit{\textbf{N-pad}}, a novel method for anomaly detection and segmentation in a one-class learning setting that includes the neighborhood of the target pixel for model training and evaluation. Within the model architecture, pixel-wise nominal distributions are estimated by using the features of neighboring pixels with the target pixel to allow possible marginal misalignment. Moreover, the centroids from clusters of nominal features are identified as a representative nominal set. Accordingly, anomaly scores are inferred based on the Mahalanobis distances and Euclidean distances between the target pixel and the estimated distributions or the centroid set, respectively. Thus, we have achieved state-of-the-art performance in MVTec-AD with AUROC of 99.37 for anomaly detection and 98.75 for anomaly segmentation, reducing the error by 34\% compared to the next best performing model. Experiments in various settings further validate our model.


翻译:在最近的研究中,利用经过培训的网络,开发了工业异常检测模型,以学习名义表示;为了使用每个像素的相对位置信息,我们提供了一种在单级学习环境中发现和分解异常现象的新方法,其中包括用于示范培训和评估的目标像素附近地带;在模型结构中,通过使用与目标像素相邻的像素特征,利用目标像素相邻的像素特征来估计像素的名义分布;此外,从名义特征组群中确定有代表性的名义表示组别,根据马哈拉诺比的距离和Eucloidean的距离分别推断出异常检测和分解的新方法;因此,我们在MVTec-AD和AUROC的下一个模型(99.37)取得了最新水平的性能表现,在异常现象分解方面进一步进行了98.75的模型。此外,根据马哈拉诺比斯的距离和Eucloidean的距离,分别根据目标像素和估计分布或中子集,得出异常分数的分数。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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