Unsupervised anomaly detection in Brain MRIs aims to identify abnormalities as outliers from a healthy training distribution. Reconstruction-based approaches that use generative models to learn to reconstruct healthy brain anatomy are commonly used for this task. Diffusion models are an emerging class of deep generative models that show great potential regarding reconstruction fidelity. However, they face challenges in preserving intensity characteristics in the reconstructed images, limiting their performance in anomaly detection. To address this challenge, we propose to condition the denoising mechanism of diffusion models with additional information about the image to reconstruct coming from a latent representation of the noise-free input image. This conditioning enables high-fidelity reconstruction of healthy brain structures while aligning local intensity characteristics of input-reconstruction pairs. We evaluate our method's reconstruction quality, domain adaptation features and finally segmentation performance on publicly available data sets with various pathologies. Using our proposed conditioning mechanism we can reduce the false-positive predictions and enable a more precise delineation of anomalies which significantly enhances the anomaly detection performance compared to established state-of-the-art approaches to unsupervised anomaly detection in brain MRI. Furthermore, our approach shows promise in domain adaptation across different MRI acquisitions and simulated contrasts, a crucial property of general anomaly detection methods.


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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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