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可度量多样性异常检测

Wenrui Liu Hong Chang Bingpeng Ma Shiguang Shan Xilin Chen

摘要

基于重建的异常检测模型通过抑制对异常的泛化能力来实现其目标,但由此导致正常样本中多样的模式也难以被有效重建。尽管已有部分研究尝试通过建模样本多样性来缓解该问题,但由于异常信息的不当传播,这些方法仍存在捷径学习(shortcut learning)的缺陷。为更好地应对这一权衡问题,本文提出一种名为“可度量多样性异常检测”(Diversity-Measurable Anomaly Detection, DMAD)的新框架,旨在增强重建过程中的多样性,同时避免对异常样本产生不必要的泛化。为此,我们设计了金字塔形形变模块(Pyramid Deformation Module, PDM),该模块通过从重建结果到原始输入之间的多尺度形变场估计,同时建模多样化的正常模式并量化异常的严重程度。结合信息压缩模块后,PDM 实质上实现了形变信息与原型嵌入的解耦,从而提升了最终异常评分的可靠性。在监控视频与工业图像上的实验结果表明,所提方法具有显著有效性。此外,DMAD 在面对污染数据以及具有异常特征的正常样本时,同样表现出稳健的性能。


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