Unsupervised pixel-level defective region segmentation is an important task in image-based anomaly detection for various industrial applications. The state-of-the-art methods have their own advantages and limitations: matrix-decomposition-based methods are robust to noise but lack complex background image modeling capability; representation-based methods are good at defective region localization but lack accuracy in defective region shape contour extraction; reconstruction-based methods detected defective region match well with the ground truth defective region shape contour but are noisy. To combine the best of both worlds, we present an unsupervised patch autoencoder based deep image decomposition (PAEDID) method for defective region segmentation. In the training stage, we learn the common background as a deep image prior by a patch autoencoder (PAE) network. In the inference stage, we formulate anomaly detection as an image decomposition problem with the deep image prior and domain-specific regularizations. By adopting the proposed approach, the defective regions in the image can be accurately extracted in an unsupervised fashion. We demonstrate the effectiveness of the PAEDID method in simulation studies and an industrial dataset in the case study.


翻译:在各种工业应用中,基于图像的异常现象检测是一项重要任务。最先进的方法有其自身的优点和局限性:基于矩阵分解法对噪音非常健全,但缺乏复杂的背景图像建模能力;基于代表性的方法对有缺陷的区域地方化十分有利,但对有缺陷的区域的轮廓提取缺乏准确性;以重建为基础的方法检测到的缺陷区域与地面真相有缺陷的区域的等离子体形状形状非常吻合,但却是吵闹的。为了将两个世界的最佳组合结合起来,我们为有缺陷的区域分解(PAEDID)提供了一种基于深度图像分解法(PAEDID)。在培训阶段,我们学习共同背景,这是由一个补丁自动编码(PAE)网络之前的深层图像。在推断阶段,我们将异常检测作为一种图像分解问题,先是深层图像,然后是特定域的正规化。通过采用拟议的方法,图像中的缺陷区域可以以不受监督的方式准确提取。我们在模拟研究和工业案例研究中展示了PAEDID方法的有效性。

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