Unsupervised anomaly detection and localization is crucial to the practical application when collecting and labeling sufficient anomaly data is infeasible. Most existing representation-based approaches extract normal image features with a deep convolutional neural network and characterize the corresponding distribution through non-parametric distribution estimation methods. The anomaly score is calculated by measuring the distance between the feature of the test image and the estimated distribution. However, current methods can not effectively map image features to a tractable base distribution and ignore the relationship between local and global features which are important to identify anomalies. To this end, we propose FastFlow implemented with 2D normalizing flows and use it as the probability distribution estimator. Our FastFlow can be used as a plug-in module with arbitrary deep feature extractors such as ResNet and vision transformer for unsupervised anomaly detection and localization. In training phase, FastFlow learns to transform the input visual feature into a tractable distribution and obtains the likelihood to recognize anomalies in inference phase. Extensive experimental results on the MVTec AD dataset show that FastFlow surpasses previous state-of-the-art methods in terms of accuracy and inference efficiency with various backbone networks. Our approach achieves 99.4\% AUC in anomaly detection with high inference efficiency.


翻译:在收集和标注足够的异常数据时,未经监督的异常点检测和本地化对于实际应用来说至关重要。大多数基于演示的现有方法都以深卷神经网络提取正常图像特征,并通过非参数分布估计方法对相应的分布进行定性。异常点评分是通过测量测试图像特征与估计分布之间的距离来计算的。然而,目前的方法无法有效地将图像特征映射成可移植基分布图,忽视对识别异常点十分重要的地方和全球特征之间的关系。为此,我们提议用2D正常流执行快速Flow,并将其用作概率分布估计器。我们快速法可以使用一个插件模块,使用任意的深度特征提取器,如ResNet和视觉变压器,用于不受监督的异常检测和本地化。在培训阶段,FastFlow学会将输入的视觉特征转换成可移植基本分布图,并获得在推断阶段识别异常点中发现异常点的可能性。MVTec AD数据集的广泛实验结果显示,快速Flow超越了先前的状态分布估计值估计值,并用作99-Art 系统在高精度探测效率方面以高端网络实现。

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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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