The essence of unsupervised anomaly detection is to learn the compact distribution of normal samples and detect outliers as anomalies in testing. Meanwhile, the anomalies in real-world are usually subtle and fine-grained in a high-resolution image especially for industrial applications. Towards this end, we propose a novel framework for unsupervised anomaly detection and localization. Our method aims at learning dense and compact distribution from normal images with a coarse-to-fine alignment process. The coarse alignment stage standardizes the pixel-wise position of objects in both image and feature levels. The fine alignment stage then densely maximizes the similarity of features among all corresponding locations in a batch. To facilitate the learning with only normal images, we propose a new pretext task called non-contrastive learning for the fine alignment stage. Non-contrastive learning extracts robust and discriminating normal image representations without making assumptions on abnormal samples, and it thus empowers our model to generalize to various anomalous scenarios. Extensive experiments on two typical industrial datasets of MVTec AD and BenTech AD demonstrate that our framework is effective in detecting various real-world defects and achieves a new state-of-the-art in industrial unsupervised anomaly detection.


翻译:未经监督的异常点探测的精髓是学习正常样本的紧凑分布,并检测出异常点作为测试中的异常点。与此同时,现实世界中的异常点通常是在高分辨率图像中微妙和细微的,特别是在工业应用方面。为此,我们提议了一个未经监督的异常点探测和本地化的新框架。我们的方法是学习以粗到软的校正进程从正常图像中密集和紧凑分布,以普通图像中粗略到软的校正进程;粗略的校正阶段使图像和特征水平中对象的像素定位标准化。随后的细微调整阶段将所有相应地点的相似性最大化。为了便利仅用普通图像进行学习,我们提出了一个新的托辞任务,即为细微校正阶段进行非动态学习。非动态学习提取了稳健而有区别的正常图像演示,而不对异常样本进行假设,从而使我们的模型能够对各种异常情景进行概括。关于MVTec AD和BenTech AD的两种典型的典型工业数据集进行广泛的实验,表明我们的框架在检测各种真实世界中能够有效地探测到各种异常的缺陷。

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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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