In this paper, we propose a deep learning based model for Acoustic Anomaly Detection of Machines, the task for detecting abnormal machines by analysing the machine sound. By conducting extensive experiments, we indicate that multiple techniques of pseudo audios, audio segment, data augmentation, Mahalanobis distance, and narrow frequency bands, which mainly focus on feature engineering, are effective to enhance the system performance. Among the evaluating techniques, the narrow frequency bands presents a significant impact. Indeed, our proposed model, which focuses on the narrow frequency bands, outperforms the DCASE baseline on the benchmark dataset of DCASE 2022 Task 2 Development set. The important role of the narrow frequency bands indicated in this paper inspires the research community on the task of Acoustic Anomaly Detection of Machines to further investigate and propose novel network architectures focusing on the frequency bands.


翻译:本文提出了一种基于深度学习的机器声音异常检测模型,该任务通过分析机器声音来检测异常设备。通过大量实验,我们表明多种特征工程技术——包括伪音频、音频分段、数据增强、马氏距离及窄频率带——均能有效提升系统性能。在评估的各项技术中,窄频率带展现出显著影响。事实上,我们提出的聚焦窄频率带的模型在DCASE 2022任务2开发集基准数据集上优于DCASE基线。本文揭示的窄频率带重要作用,将启发机器声音异常检测领域的研究人员进一步探索并聚焦频率带的新型网络架构。

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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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