In line with the development of Industry 4.0, more and more attention is attracted to the field of surface defect detection. Improving efficiency as well as saving labor costs has steadily become a matter of great concern in industry field, where deep learning-based algorithms performs better than traditional vision inspection methods in recent years. While existing deep learning-based algorithms are biased towards supervised learning, which not only necessitates a huge amount of labeled data and a significant amount of labor, but it is also inefficient and has certain limitations. In contrast, recent research shows that unsupervised learning has great potential in tackling above disadvantages for visual anomaly detection. In this survey, we summarize current challenges and provide a thorough overview of recently proposed unsupervised algorithms for visual anomaly detection covering five categories, whose innovation points and frameworks are described in detail. Meanwhile, information on publicly available datasets containing surface image samples are provided. By comparing different classes of methods, the advantages and disadvantages of anomaly detection algorithms are summarized. It is expected to assist both the research community and industry in developing a broader and cross-domain perspective.


翻译:根据工业4.0的发展,越来越多的注意力被吸引到表面缺陷检测领域。提高效率和节省劳动力成本在工业领域已逐渐成为一个令人十分关切的问题,因为深层次的学习算法近年来比传统的视觉检查方法效果更好。虽然现有的深层次的学习算法偏向于监督学习,这不仅需要大量贴标签的数据和大量劳动力,而且还效率低下和存在某些限制。相比之下,最近的研究表明,未经监督的学习在解决视觉异常现象检测的上述劣势方面有很大潜力。在这次调查中,我们总结了当前的挑战,并全面概述了最近提出的在五个类别中进行视觉异常检测的未经监督的算法,其中详细介绍了创新点和框架。与此同时,提供了含有表面图像样本的公开数据集的信息。通过对不同类别的方法进行比较,可以总结异常检测算法的利弊。预计这将有助于研究界和工业界从更广泛和跨领域的角度发展。

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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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