Industrial anomaly detection is a challenging open-set task that aims to identify unknown anomalous patterns deviating from normal data distribution. To avoid the significant memory consumption and limited generalizability brought by building separate models per class, we focus on developing a unified framework for multi-class anomaly detection. However, under this challenging setting, conventional reconstruction-based networks often suffer from an identity mapping problem, where they directly replicate input features regardless of whether they are normal or anomalous, resulting in detection failures. To address this issue, this study proposes a novel framework termed Collaborative Reconstruction and Repair (CRR), which transforms the reconstruction to repairation. First, we optimize the decoder to reconstruct normal samples while repairing synthesized anomalies. Consequently, it generates distinct representations for anomalous regions and similar representations for normal areas compared to the encoder's output. Second, we implement feature-level random masking to ensure that the representations from decoder contain sufficient local information. Finally, to minimize detection errors arising from the discrepancies between feature representations from the encoder and decoder, we train a segmentation network supervised by synthetic anomaly masks, thereby enhancing localization performance. Extensive experiments on industrial datasets that CRR effectively mitigates the identity mapping issue and achieves state-of-the-art performance in multi-class industrial anomaly detection.


翻译:工业异常检测是一项具有挑战性的开放集任务,其目标在于识别偏离正常数据分布的未知异常模式。为避免为每个类别构建独立模型所带来的显著内存消耗与泛化能力受限问题,本研究致力于开发适用于多类别异常检测的统一框架。然而,在此挑战性设定下,传统的基于重构的网络常面临恒等映射问题:无论输入特征正常与否,网络均直接复制输入特征,导致检测失效。为解决该问题,本研究提出一种称为协同重构与修复(CRR)的新框架,将重构过程转化为修复过程。首先,我们优化解码器以重构正常样本,同时修复合成的异常样本,从而使解码器对异常区域生成与编码器输出差异显著的表示,而对正常区域生成相似的表示。其次,我们实施特征级随机掩码机制,确保解码器生成的表示包含充分的局部信息。最后,为最小化编码器与解码器特征表示差异引起的检测误差,我们通过合成异常掩码监督训练分割网络,从而提升定位性能。在工业数据集上的大量实验表明,CRR能有效缓解恒等映射问题,并在多类别工业异常检测中达到最先进的性能。

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