Deep convolutional autoencoders provide an effective tool for learning non-linear dimensionality reduction in an unsupervised way. Recently, they have been used for the task of anomaly detection in the visual domain. By optimising for the reconstruction error using anomaly-free examples, the common belief is that a trained network will have difficulties to reconstruct anomalous parts during the test phase. This is usually done by controlling the capacity of the network by either reducing the size of the bottleneck layer or enforcing sparsity constraints on its activations. However, neither of these techniques does explicitly penalise reconstruction of anomalous signals often resulting in a poor detection. We tackle this problem by adapting a self-supervised learning regime which allows to use discriminative information during training while regularising the model to focus on the data manifold by means of a modified reconstruction error resulting in an accurate detection. Unlike related approaches, the inference of the proposed method during training and prediction is very efficient processing the whole input image in one single step. Our experiments on the MVTec Anomaly Detection dataset demonstrate high recognition and localisation performance of the proposed method. On the texture-subset, in particular, our approach consistently outperforms a bunch of recent anomaly detection methods by a big margin.


翻译:深相自动电解码器提供了一种有效的工具,用于以不受监督的方式学习非线性维度的减少。 最近,它们被用于在视觉领域探测异常现象的任务。 通过利用无异常实例优化重建错误,人们普遍认为,在试验阶段,经过训练的网络将难以重建异常部分。通常通过降低瓶颈层的大小或对启动过程实施松散限制来控制网络的能力。然而,这些技术都没有明确惩罚经常导致检测不良的异常信号重建。我们通过调整自上而下的学习制度来解决这个问题,这种制度允许在培训期间使用歧视性信息,同时将模型正规化,通过修改后重建错误的方法集中关注数据,从而导致准确检测。与相关方法不同,在培训和预测期间拟议方法的推论非常高效地处理整个输入图像。我们在MV Tec 异常探测数据设置方面的实验显示,最近以高水平检测方法在高水平上的表现和本地化。

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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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