We propose a novel reconstruction-based model for anomaly detection, called Y-GAN. The model consists of a Y-shaped auto-encoder and represents images in two separate latent spaces. The first captures meaningful image semantics, key for representing (normal) training data, whereas the second encodes low-level residual image characteristics. To ensure the dual representations encode mutually exclusive information, a disentanglement procedure is designed around a latent (proxy) classifier. Additionally, a novel consistency loss is proposed to prevent information leakage between the latent spaces. The model is trained in a one-class learning setting using normal training data only. Due to the separation of semantically-relevant and residual information, Y-GAN is able to derive informative data representations that allow for efficient anomaly detection across a diverse set of anomaly detection tasks. The model is evaluated in comprehensive experiments with several recent anomaly detection models using four popular datasets, i.e., MNIST, FMNIST and CIFAR10, and PlantVillage.


翻译:我们提出了一个新的异常点探测重建模型,称为Y-GAN。该模型由Y型自动编码器组成,在两个不同的潜伏空间中代表图像。第一个模型捕捉有意义的图像语义,这是代表(正常)培训数据的关键,而第二个编码是低水平残余图像特征。为了确保双重表述,将相互排斥的信息编码为一种分解程序。此外,还提出了一个新的一致性损失,以防止潜伏空间之间的信息渗漏。该模型仅使用正常的培训数据进行单级学习培训。由于将语义相关和剩余信息分开,Y-GAN能够获取信息性的数据表述,从而能够对不同异常点探测任务组合进行有效的异常点探测。该模型在综合实验中进行了评估,最近使用四种流行数据集(即MNIST、FMNIST和CIFAR10)和PlantVillage的异常点探测模型进行了多次全面试验。

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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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