Anomaly detection is widely applied due to its remarkable effectiveness and efficiency in meeting the needs of real-world industrial manufacturing. We introduce a new pipeline, DiffusionAD, to anomaly detection. We frame anomaly detection as a ``noise-to-norm'' paradigm, in which anomalies are identified as inconsistencies between a query image and its flawless approximation. Our pipeline achieves this by restoring the anomalous regions from the noisy corrupted query image while keeping the normal regions unchanged. DiffusionAD includes a denoising sub-network and a segmentation sub-network, which work together to provide intuitive anomaly detection and localization in an end-to-end manner, without the need for complicated post-processing steps. Remarkably, during inference, this framework delivers satisfactory performance with just one diffusion reverse process step, which is tens to hundreds of times faster than general diffusion methods. Extensive evaluations on standard and challenging benchmarks including VisA and DAGM show that DiffusionAD outperforms current state-of-the-art paradigms, demonstrating the effectiveness and generalizability of the proposed pipeline.


翻译:异常检测因其在满足工业制造现实需求方面的高效性与有效性而得到广泛应用。我们提出了一种名为DiffusionAD的新型异常检测流水线,将异常检测问题框架化为“噪声到常态”范式——通过对比查询图像与其无缺陷近似图像间的差异来识别异常区域。该流水线在保持正常区域不变的前提下,通过从带噪受损的查询图像中重建异常区域实现上述目标。DiffusionAD包含去噪子网络与分割子网络,二者协同工作,以端到端方式直接实现直观的异常检测与定位,无需复杂后处理步骤。值得关注的是,该框架在推理阶段仅需一次扩散逆向过程步骤即可获得满意性能,其速度较通用扩散方法提升数十至数百倍。在VisA、DAGM等标准及高难度基准测试上的广泛评估表明,DiffusionAD的性能优于当前最先进的范式体系,验证了所提流水线的有效性与泛化能力。

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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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