This paper presents a novel framework, named Global-Local Correspondence Framework (GLCF), for visual anomaly detection with logical constraints. Visual anomaly detection has become an active research area in various real-world applications, such as industrial anomaly detection and medical disease diagnosis. However, most existing methods focus on identifying local structural degeneration anomalies and often fail to detect high-level functional anomalies that involve logical constraints. To address this issue, we propose a two-branch approach that consists of a local branch for detecting structural anomalies and a global branch for detecting logical anomalies. To facilitate local-global feature correspondence, we introduce a novel semantic bottleneck enabled by the visual Transformer. Moreover, we develop feature estimation networks for each branch separately to detect anomalies. Our proposed framework is validated using various benchmarks, including industrial datasets, Mvtec AD, Mvtec Loco AD, and the Retinal-OCT medical dataset. Experimental results show that our method outperforms existing methods, particularly in detecting logical anomalies.


翻译:本文提出了一种新颖的框架,名为全局-局部对应关系框架(GLCF),用于具有逻辑约束的视觉异常检测。视觉异常检测已在工业异常检测和医学疾病诊断等实际应用中成为活跃的研究领域。然而,现有方法大多侧重于识别局部结构退化异常,往往无法检测涉及逻辑约束的高层次功能异常。为解决这一问题,我们提出了一种双分支方法,包含用于检测结构异常的局部分支和用于检测逻辑异常的全局分支。为促进局部与全局特征之间的对应关系,我们引入了一种基于视觉Transformer的新型语义瓶颈。此外,我们分别为每个分支开发了特征估计网络以检测异常。所提出的框架在多个基准数据集上进行了验证,包括工业数据集、Mvtec AD、Mvtec Loco AD 和视网膜光学相干断层扫描(Retinal-OCT)医学数据集。实验结果表明,我们的方法在检测逻辑异常方面优于现有方法。

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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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