Anomaly detection and localization of visual data, including images and videos, are of great significance in both machine learning academia and applied real-world scenarios. Despite the rapid development of visual anomaly detection techniques in recent years, the interpretations of these black-box models and reasonable explanations of why anomalies can be distinguished out are scarce. This paper provides the first survey concentrated on explainable visual anomaly detection methods. We first introduce the basic background of image-level anomaly detection and video-level anomaly detection, followed by the current explainable approaches for visual anomaly detection. Then, as the main content of this survey, a comprehensive and exhaustive literature review of explainable anomaly detection methods for both images and videos is presented. Finally, we discuss several promising future directions and open problems to explore on the explainability of visual anomaly detection.


翻译:视觉数据(包括图像和视频)的异常检测与定位在机器学习学术界及实际应用场景中具有重大意义。尽管近年来视觉异常检测技术发展迅速,但这些黑箱模型的解释性以及异常可被准确识别的合理阐明仍较为匮乏。本文首次聚焦于可解释视觉异常检测方法进行综述。我们首先介绍了图像级异常检测与视频级异常检测的基础背景,继而阐述了当前面向视觉异常检测的可解释方法。作为本综述的核心内容,我们对图像与视频领域的可解释异常检测方法进行了全面详尽的文献梳理。最后,探讨了视觉异常检测可解释性方面若干具有前景的未来研究方向及开放性问题。

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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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