Radiography imaging protocols focus on particular body regions, therefore producing images of great similarity and yielding recurrent anatomical structures across patients. Exploiting this structured information could potentially ease the detection of anomalies from radiography images. To this end, we propose a Simple Space-Aware Memory Matrix for In-painting and Detecting anomalies from radiography images (abbreviated as SimSID). We formulate anomaly detection as an image reconstruction task, consisting of a space-aware memory matrix and an in-painting block in the feature space. During the training, SimSID can taxonomize the ingrained anatomical structures into recurrent visual patterns, and in the inference, it can identify anomalies (unseen/modified visual patterns) from the test image. Our SimSID surpasses the state of the arts in unsupervised anomaly detection by +8.0%, +5.0%, and +9.9% AUC scores on ZhangLab, COVIDx, and CheXpert benchmark datasets, respectively. Code: https://github.com/MrGiovanni/SimSID


翻译:放射成像协议聚焦于特定身体区域,因此能生成高度相似的图像,并在患者间产生重复的解剖结构。利用这种结构化信息有望简化放射影像中异常检测的难度。为此,我们提出一种简单的空间感知记忆矩阵用于放射影像的修复与异常检测(简称为SimSID)。我们将异常检测形式化为图像重建任务,该任务由特征空间中的空间感知记忆矩阵和修复模块组成。训练时,SimSID能将固有的解剖结构分类为重复的视觉模式;推理时,它能从测试图像中识别异常(未见或修改的视觉模式)。我们的SimSID在ZhangLab、COVIDx和CheXpert基准数据集上的无监督异常检测AUC分数分别超越当前最优方法+8.0%、+5.0%和+9.9%。代码:https://github.com/MrGiovanni/SimSID

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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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