Our work focuses on unsupervised and generative methods that address the following goals: (a) learning unsupervised generative representations that discover latent factors controlling image semantic attributes, (b) studying how this ability to control attributes formally relates to the issue of latent factor disentanglement, clarifying related but dissimilar concepts that had been confounded in the past, and (c) developing anomaly detection methods that leverage representations learned in (a). For (a), we propose a network architecture that exploits the combination of multiscale generative models with mutual information (MI) maximization. For (b), we derive an analytical result (Lemma 1) that brings clarity to two related but distinct concepts: the ability of generative networks to control semantic attributes of images they generate, resulting from MI maximization, and the ability to disentangle latent space representations, obtained via total correlation minimization. More specifically, we demonstrate that maximizing semantic attribute control encourages disentanglement of latent factors. Using Lemma 1 and adopting MI in our loss function, we then show empirically that, for image generation tasks, the proposed approach exhibits superior performance as measured in the quality and disentanglement trade space, when compared to other state of the art methods, with quality assessed via the Frechet Inception Distance (FID), and disentanglement via mutual information gap. For (c), we design several systems for anomaly detection exploiting representations learned in (a), and demonstrate their performance benefits when compared to state-of-the-art generative and discriminative algorithms. The above contributions in representation learning have potential applications in addressing other important problems in computer vision, such as bias and privacy in AI.


翻译:我们的工作侧重于未经监督和归正方法,这些方法针对以下目标:(a) 学习未经监督的基因表示方法,发现控制图像语义属性的潜在因素;(b) 研究这种控制能力如何与潜在因素分解问题正式相关,澄清过去曾混淆的相关但不同的概念;(c) 开发异常检测方法,利用(a) 所学到的表述方法。(a) 对于(a),我们提议一个利用多尺度基因化模型与相互信息相结合的网络结构(MI)最大化。 (b) 我们得出分析结果(Lemma 1),使两个相关但不同的应用概念变得明晰:基因网络控制其产生的图像的语义特性的能力,因MI最大化而产生,以及解析潜在空间表述的能力,通过完全相互关联的最小化方法获得。更具体地说,我们证明,最大程度的语义控制会鼓励潜在因素的分解。 使用Lemma 1 和采用MI,在我们的损失功能中,我们随后从经验上显示,在图像生成任务中,拟议的方法显示在通过内部评估质量和透析方法,在通过内部分析其他方法中,在通过内部分析中,在分析其他方法中,在分析质量和分解后,在分析中显示其他理解中,在分析中,在分析中,在分析中,在分析中,在评估其他方法中,在分析中显示其他方法中,在评估性能测得。

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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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