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异常检测在图像领域困难点

1、维度灾难:图像维度高,传统机器学习领域方法无法有效应对维度灾难问题。

2、特征表征:图像特征包含较高得语义信息,在无监督信息下无法有效得提取,同时还得保持特征空间一致性。

3、理论困乏:目前针对图像领域,缺乏有效手段界定Anomaly Score。

思考点: 1、目前纯无监督学习,无法做到异常检测。参见Anomaly Detection in Images

数据集: image 参见MVTec AD--A Comprehensive Real-World Dataset for Unsupervised Anomaly Detection

有效解决方案:

1、基于 student–teacher learning with Discriminative Latent Embeddings方式。参见Uninformed Students: Student-Teacher Anomaly Detection with Discriminative Latent Embeddings image image

采用了度量学习方式,同时基于student–teacher网络在特征空间上对每个feature元素做密集回归的方式,学习异常分布。

2、基于迭代的能量优化模型 参见Iterative energy-based projection on a normal data manifold for anomaly localization image

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以梯度迭代优化的思想,构建能量优化函数,循环迭代,恢复正常流形空间。借鉴了图像修复的思想。

3、基于Memory-augmented思想 构建Autoencoder。使得恢复图像是由正常样本embedding组合而成,避免了恢复出异常图像的可能性。参见Memorizing Normality to Detect Anomaly: Memory-augmented Deep Autoencoder for Unsupervised Anomaly Detection image

文中提到Autoencoder以及VAE 并不能有效的将异常图像恢复出正常图像,用存储器模块来增强自动编码器,并开发一种称为存储器增强自动编码器的改进的自动编码器,即MemAEMemAE首先从编码器获取编码,然后将其用作查询以检索用于重建的最相关的存储器项。在训练阶段,更新存储器内容并鼓励它们表示正常数据的原型元素。在测试阶段,学习的存储器将被固定,并且从正常数据的一些选定的存储器记录中获得重建。因此,重建将倾向于接近正常样本。

相似的工作 参见Memory Augmented Generative Adversarial Networks for Anomaly Detection

History-based Anomaly Detector: an Adversarial Approach to Anomaly Detection

4、尝试基于MMD学习异常scores,比较硬核。参见Anomaly scores for generative models

5、尝试基于图像视觉思想解决问题,可以从ChangeDetection+self supervised learning+transfer learning考虑。

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6、基于图像修复方法进行

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  • 提前了解正常图像的异常检测。
  • 另外,用普通图像训练部分卷积。
  • 遮罩原始图像(蒙版图像)。
  • 将其输入到部分卷积中,以获得与蒙版部分互补的图像(预测图像)。
  • 对所获取的图像执行异常检测以获得异常得分(Anomaly Score)。
  • 最后,将获得的异常分数代入热图(热图)的掩盖部分。
  • 移动遮罩并重复该过程。

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