Recent studies highlighted a practical setting of unsupervised anomaly detection (UAD) that builds a unified model for multi-class images, serving as an alternative to the conventional one-class-one-model setup. Despite various advancements addressing this challenging task, the detection performance under the multi-class setting still lags far behind state-of-the-art class-separated models. Our research aims to bridge this substantial performance gap. In this paper, we introduce a minimalistic reconstruction-based anomaly detection framework, namely Dinomaly, which leverages pure Transformer architectures without relying on complex designs, additional modules, or specialized tricks. Given this powerful framework consisted of only Attentions and MLPs, we found four simple components that are essential to multi-class anomaly detection: (1) Foundation Transformers that extracts universal and discriminative features, (2) Noisy Bottleneck where pre-existing Dropouts do all the noise injection tricks, (3) Linear Attention that naturally cannot focus, and (4) Loose Reconstruction that does not force layer-to-layer and point-by-point reconstruction. Extensive experiments are conducted across three popular anomaly detection benchmarks including MVTec-AD, VisA, and the recently released Real-IAD. Our proposed Dinomaly achieves impressive image AUROC of 99.6%, 98.7%, and 89.3% on the three datasets respectively, which is not only superior to state-of-the-art multi-class UAD methods, but also surpasses the most advanced class-separated UAD records.


翻译:近期研究突显了一种实用的无监督异常检测设置,即构建一个适用于多类别图像的统一模型,作为传统“一类一模型”设置的替代方案。尽管已有多种方法应对这一挑战性任务,但多类别设置下的检测性能仍远落后于最先进的类别分离模型。本研究旨在弥合这一显著的性能差距。本文提出了一种极简的基于重构的异常检测框架,即Dinomaly,该框架利用纯Transformer架构,不依赖复杂设计、额外模块或专门技巧。在这个仅由注意力机制和多层感知机构成的强大框架中,我们发现了四个对多类别异常检测至关重要的简单组件:(1) 提取通用且判别性特征的基础Transformer,(2) 由预置Dropout实现全部噪声注入技巧的噪声瓶颈层,(3) 天然无法聚焦的线性注意力机制,以及(4) 不强制层间逐点重构的宽松重构策略。我们在三个主流异常检测基准数据集上进行了广泛实验,包括MVTec-AD、VisA以及近期发布的Real-IAD。所提出的Dinomaly在三个数据集上分别实现了99.6%、98.7%和89.3%的优异图像AUROC指标,不仅超越了当前最先进的多类别无监督异常检测方法,甚至超过了最先进的类别分离无监督异常检测记录。

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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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