DRAEM -- A discriminatively trained reconstruction embedding for surface anomaly detection

DRAEM -- A discriminatively trained reconstruction embedding for surface anomaly detection

1. どんなもの?

  • ReconstructionとSegmentationベースの異常検知モデル
  • 擬似的な異常パターンを生成しDenoise,Denoise前後の画像ペアから異常パターンをSegmentation

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

  • 異常パターンの生成方法が新しい
    • 単なるノイズ付与などよりも実際の欠陥に近い
  • 最終的な判定はSegmentationを行うNNであるため,非線形で複雑な判定を行うことが可能
    • MSEやSSIMなどのMetric設計が不要
    • Low Contrastな欠陥なども検出できる可能性あり

3. 技術や手法の"キモ"はどこ?

  • モデル構造
    • Reconstrunction sub-network(Denoising)とDiscriminative sub-network(Segmentation)
  • 異常パターンの生成

モデル構造

  • 全体は以下
  • 目的関数は

Reconstrunction sub-network

  • 正常画像に異常パターンを付与(後述)し,AEで再構成
  • 再構成誤差$L_{rec}$には,SSIMとL2の重み付き和を採用

Discriminative sub-network

  • 異常パターン付与画像と再構成後画像のペアが入力
  • U-Net構造でSegmentation(異常パターン付与された箇所が1の01マップ)
  • LossにはFocal Lossを採用

擬似異常パターンの生成

  • パーリンノイズ画像を生成
    • 2値化して,マスク$M_a$と反転マスク$\bar{M_a}$を生成
  • 背景テクスチャのデータセットDTD(Describe Texture Dataset)から画像をサンプリング
    • posterize, sharpness, solarize, equalize, brightness change, color change, auto-contrastの中から3つランダム選択してデータ変換して$A$を得る
  • 最終的な生成は以下の式

4. どうやって有効だと検証した?

  • MVTec ADに対して実験

    • Image-level AUROCでPaDiM超え
  • Ablation StudyでDiscriminative sub-networkと異常パターン生成の有効性を確認

5. 議論はあるか?

  • 差分ベースの問題解決につながるかも
  • この異常パターン生成とCutpasteの比較などほしい

6. 次に読むべき論文はある?

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中塚 俊介
R&D Engineer

My research interests are in computer vision, especially in anomaly detection and XAI.

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