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无监督两阶段异常检测

Yunfei Liu Chaoqun Zhuang Feng Lu

摘要

从单张图像中进行异常检测极具挑战性,原因在于异常数据本身极为稀少,且其类型往往高度不可预测。在仅有正常数据可用的情况下,大多数现有方法采用自编码器(AutoEncoder)对输入图像进行重建,并通过比较输入与输出之间的差异来识别异常区域。然而,这类方法存在潜在问题:粗略的重建会产生额外的图像差异,而高保真的重建则可能将异常信息也纳入其中。本文通过提出一种两阶段方法,有效解决了这一矛盾,实现了高保真且不含异常的图像重建。所提出的无监督两阶段异常检测方法(Unsupervised Two-stage Anomaly Detection, UTAD)依赖于两个关键技术组件:印象提取网络(Impression Extractor, IE-Net)和专家网络(Expert-Net)。IE-Net与Expert-Net协同完成两阶段的无异常图像重建任务,同时生成直观的中间结果,使整个UTAD过程具备良好的可解释性。大量实验表明,该方法在包含不同真实世界物体与纹理的四个异常检测数据集上,均显著优于现有最先进方法。


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