In this study, a new Anomaly Detection (AD) approach for real-world images is proposed. This method leverages the theoretical strengths of unsupervised learning and the data availability of both normal and abnormal classes. The AD is often formulated as an unsupervised task motivated by the frequent imbalanced nature of the datasets, as well as the challenge of capturing the entirety of the abnormal class. Such methods only rely on normal images during training, which are devoted to be reconstructed through an autoencoder architecture for instance. However, the information contained in the abnormal data is also valuable for this reconstruction. Indeed, the model would be able to identify its weaknesses by better learning how to transform an abnormal (or normal) image into a normal (or abnormal) image. Each of these tasks could help the entire model to learn with higher precision than a single normal to normal reconstruction. To address this challenge, the proposed method utilizes Cycle-Generative Adversarial Networks (Cycle-GANs) for abnormal-to-normal translation. To the best of our knowledge, this is the first time that Cycle-GANs have been studied for this purpose. After an input image has been reconstructed by the normal generator, an anomaly score describes the differences between the input and reconstructed images. Based on a threshold set with a business quality constraint, the input image is then flagged as normal or not. The proposed method is evaluated on industrial and medical images, including cases with balanced datasets and others with as few as 30 abnormal images. The results demonstrate accurate performance and good generalization for all kinds of anomalies, specifically for texture-shaped images where the method reaches an average accuracy of 97.2% (85.4% with an additional zero false negative constraint).


翻译:在本研究中,提出了一种用于真实世界图像的新的异常检测(AD)方法。这种方法利用了未经监督的学习的理论实力以及正常类和异常类的数据提供情况。 AD往往被设计成一种不受监督的任务,其动机是数据集的频繁失衡性质,以及获取整个异常类的难题。这些方法仅依赖于培训过程中的正常图像,这些图像专门通过自动读数结构来重建。然而,异常数据中所含的信息对于这一重建也很宝贵。事实上,该模型将能够通过更好地学习如何将异常(或正常)图像转换成正常(或异常)图像来发现其弱点。这些任务中的每一项都能够帮助整个模型以比正常重建的单一正常类型更精确的方式学习。为了应对这一挑战,拟议的方法使用循环-感官Adversarial网络(Cycle-GANs)来重建异常到正常的翻译。然而,对于我们的最佳了解是,这是第一次循环-GANs(或正常)图像的准确性能, 具体地用来将正常图像转换为正常质量结果。在正常的30个图像中, 之后, 正在对正常图像进行重新分析。在正常的变化过程中, 算算算算算算。

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