Detecting anomalous regions in images is a frequently encountered problem in industrial monitoring. A relevant example is the analysis of tissues and other products that in normal conditions conform to a specific texture, while defects introduce changes in the normal pattern. We address the anomaly detection problem by training a deep autoencoder, and we show that adopting a loss function based on Complex Wavelet Structural Similarity (CW-SSIM) yields superior detection performance on this type of images compared to traditional autoencoder loss functions. Our experiments on well-known anomaly detection benchmarks show that a simple model trained with this loss function can achieve comparable or superior performance to state-of-the-art methods leveraging deeper, larger and more computationally demanding neural networks.


翻译:检测图像中的异常区域是工业监测中经常遇到的一个问题,一个相关的例子是分析在正常条件下符合特定质地的组织和其他产品,而缺陷则导致正常模式的变化。我们通过培训深层自动编码器来解决异常检测问题,我们表明,采用基于复杂波形结构相似性(CW-SSIM)的损失函数,与传统的自动编码损失功能相比,这类图像的检测性能优于传统的自动编码损失功能。我们关于已知异常检测基准的实验表明,接受过这种损失功能培训的简单模型可以达到与利用更深、更大和计算要求更高的神经网络的最先进方法的可比或优异性。

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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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