学习一种潜在的嵌入以了解数据分布的潜在性质，通常是在曲率为零的欧几里得空间中提出的。但是，在嵌入空间中构成的几何约束的成功表明，弯曲空间可能会编码更多的结构信息，从而导致更好的判别能力，从而获得更丰富的表示。在这项工作中，我们研究了弯曲空间的好处，用于分析数据中的异常或分布对象。这是通过通过三个几何约束来考虑嵌入的，即球形几何（具有正曲率），双曲几何形状（具有负曲率）或混合几何形状（具有正曲率和负曲率）。鉴于手头的任务，可以在统一的设计中互换选择三个几何约束。为弯曲空间中的嵌入量身定制，我们还制定功能以计算异常得分。提出了两种类型的几何模块（即，几何模块和两个几何模型）提出了插入原始的欧几里得分类器，并从弯曲的嵌入式中计算出异常分数。我们在各种视觉识别场景中评估所得设计，包括图像检测（多类OOD检测和一级异常检测）和分割（多类异常分段和一级异常分段）。经验结果表明，通过对各种情况的一致改进，我们的提案的有效性。

机器学习模型通常会遇到与训练分布不同的样本。无法识别分布（OOD）样本，因此将该样本分配给课堂标签会显着损害模​​型的可靠性。由于其对在开放世界中的安全部署模型的重要性，该问题引起了重大关注。由于对所有可能的未知分布进行建模的棘手性，检测OOD样品是具有挑战性的。迄今为止，一些研究领域解决了检测陌生样本的问题，包括异常检测，新颖性检测，一级学习，开放式识别识别和分布外检测。尽管有相似和共同的概念，但分别分布，开放式检测和异常检测已被独立研究。因此，这些研究途径尚未交叉授粉，创造了研究障碍。尽管某些调查打算概述这些方法，但它们似乎仅关注特定领域，而无需检查不同领域之间的关系。这项调查旨在在确定其共同点的同时，对各个领域的众多著名作品进行跨域和全面的审查。研究人员可以从不同领域的研究进展概述中受益，并协同发展未来的方法。此外，据我们所知，虽然进行异常检测或单级学习进行了调查，但没有关于分布外检测的全面或最新的调查，我们的调查可广泛涵盖。最后，有了统一的跨域视角，我们讨论并阐明了未来的研究线，打算将这些领域更加紧密地融为一体。

深度异常检测已被证明是几个领域的有效和强大的方法。自我监督学习的引入极大地帮助了许多方法，包括异常检测，其中使用简单的几何变换识别任务。然而，由于它们缺乏更精细的特征，因此这些方法在细粒度问题上表现不佳，并且通常高度依赖于异常类型。在本文中，我们探讨了使用借口任务的自我监督异常检测的每个步骤。首先，我们介绍了专注于不同视觉线索的新型鉴别和生成任务。一部分拼图拼图任务侧重于结构提示，而在每个件上使用色调旋转识别进行比色法，并且执行部分重新染色任务。为了使重新着色任务更关注对象而不是在后台上关注，我们建议包括图像边界的上下文颜色信息。然后，我们介绍了一个新的分配检测功能，并与其他分配检测方法相比，突出了其更好的稳定性。随之而来，我们还试验不同的分数融合功能。最后，我们在具有经典对象识别的对象异常组成的综合异常检测协议上评估我们的方法，用细粒度分类和面部反欺骗数据集的局部分类和局部异常的样式异常。我们的模型可以更准确地学习使用这些自我监督任务的高度辨别功能。它优于最先进的最先进的相对误差改善对象异常，40％的面对反欺骗问题。

分布（OOD）检测对于确保机器学习系统的可靠性和安全性至关重要。例如，在自动驾驶中，我们希望驾驶系统在发现在训练时间中从未见过的异常​​场景或对象时，发出警报并将控件移交给人类，并且无法做出安全的决定。该术语《 OOD检测》于2017年首次出现，此后引起了研究界的越来越多的关注，从而导致了大量开发的方法，从基于分类到基于密度到基于距离的方法。同时，其他几个问题，包括异常检测（AD），新颖性检测（ND），开放式识别（OSR）和离群检测（OD）（OD），在动机和方法方面与OOD检测密切相关。尽管有共同的目标，但这些主题是孤立发展的，它们在定义和问题设定方面的细微差异通常会使读者和从业者感到困惑。在这项调查中，我们首先提出一个称为广义OOD检测的统一框架，该框架涵盖了上述五个问题，即AD，ND，OSR，OOD检测和OD。在我们的框架下，这五个问题可以看作是特殊情况或子任务，并且更容易区分。然后，我们通过总结了他们最近的技术发展来审查这五个领域中的每一个，特别关注OOD检测方法。我们以公开挑战和潜在的研究方向结束了这项调查。

由于缺乏标签信息，异常检测是机器学习中的基本但具有挑战性的问题。在这项工作中，我们提出了一种新颖而强大的框架，称为SLA $ ^ 2 $ P，用于无监督的异常检测。在从原始数据中提取代表性嵌入后，我们将随机投影应用于特征，并将不同投影转换的特征视为属于不同的伪类。然后，我们在这些转换功能上培训一个分类器网络，以执行自我监督的学习。接下来，我们向变换特征添加对冲扰动，以减少预测标签的软MAX分数，并基于这些扰动特征对分类器的预测不确定性来降低预测标签和设计异常分数。我们的动机是，由于相对较小的数量和分散的异常模式，1）伪标签分类器的培训更集中学习正常数据的语义信息而不是异常数据; 2）正常数据的转换特征比异常的扰动更强大。因此，异常的扰动转化的特征不能良好分类，因此具有比正常样本的异常分数低。在图像，文本和固有的表格基准数据集上进行了广泛的实验，并表明SLA $ ^ 2 $ p实现了最先进的导致无监督的异常检测任务一致。

与行业4.0的发展相一致，越来越多的关注被表面缺陷检测领域所吸引。提高效率并节省劳动力成本已稳步成为行业领域引起人们关注的问题，近年来，基于深度学习的算法比传统的视力检查方法更好。尽管现有的基于深度学习的算法偏向于监督学习，但这不仅需要大量标记的数据和大量的劳动力，而且还效率低下，并且有一定的局限性。相比之下，最近的研究表明，无监督的学习在解决视觉工业异常检测的高于缺点方面具有巨大的潜力。在这项调查中，我们总结了当前的挑战，并详细概述了最近提出的针对视觉工业异常检测的无监督算法，涵盖了五个类别，其创新点和框架详细描述了。同时，提供了包含表面图像样本的公开可用数据集的信息。通过比较不同类别的方法，总结了异常检测算法的优点和缺点。预计将协助研究社区和行业发展更广泛，更跨域的观点。

图像分类中的严重问题是培训的模型可能对输入数据表现良好，该输入数据源自与用于模型培训的数据相同的分布，但对于分销超出（OOD）样本而言更加差。在真实的安全关键应用中，特别是如果新的数据点是ood的新数据点，重要的是要注意。迄今为止，通常使用置信分数，基于自动编码器的重建或对比学习来解决OOD检测。但是，尚未探索全局图像上下文以区分在分布和OOD样本之间的非局部对象。本文提出了一种名为OOODFORMER的首次检测架构，该架构利用变压器的上下文化功能。作为主要特征提取器的跨\ --former允许我们利用对象概念及其区分属性以及通过可视注意的共同发生。使用上下文化的嵌入，我们使用阶级条件潜伏空间相似性和网络置信度分数展示了OOD检测。我们的方法显示了各种数据集的完全普遍性。我们在CiFar-10 / -100和Imagenet30上取得了新的最先进的结果。

异常意识是安全关键型应用的重要能力，如自主驾驶。虽然最近的机器人和计算机视觉的进展使得对图像分类的异常检测，但对语义细分的异常检测不太探讨。传统的异常感知系统假设其他现有类作为用于训练模型的分发（伪未知）类的类将导致两个缺点。 （1）未知类，需要应对哪些应用程序，在培训时间内实际上无法实际存在。 （2）模型性能强烈依赖课堂选择。观察这一点，我们提出了一种新的合成未知数据生成，打算解决异常感知语义分割任务。我们设计一个新的蒙版渐变更新（MGU）模块，以沿着分布边界生成辅助数据。此外，我们修改了传统的跨熵损失，强调边界数据点。我们在两个异常分段数据集上达到最先进的性能。消融研究还证明了所提出的模块的有效性。

We aim for image-based novelty detection. Despite considerable progress, existing models either fail or face a dramatic drop under the so-called "near-distribution" setting, where the differences between normal and anomalous samples are subtle. We first demonstrate existing methods experience up to 20% decrease in performance in the near-distribution setting. Next, we propose to exploit a score-based generative model to produce synthetic near-distribution anomalous data. Our model is then fine-tuned to distinguish such data from the normal samples. We provide a quantitative as well as qualitative evaluation of this strategy, and compare the results with a variety of GAN-based models. Effectiveness of our method for both the near-distribution and standard novelty detection is assessed through extensive experiments on datasets in diverse applications such as medical images, object classification, and quality control. This reveals that our method considerably improves over existing models, and consistently decreases the gap between the near-distribution and standard novelty detection performance. The code repository is available at https://github.com/rohban-lab/FITYMI.

We study anomaly detection for the case when the normal class consists of more than one object category. This is an obvious generalization of the standard one-class anomaly detection problem. However, we show that jointly using multiple one-class anomaly detectors to solve this problem yields poorer results as compared to training a single one-class anomaly detector on all normal object categories together. We further develop a new anomaly detector called DeepMAD that learns compact distinguishing features by exploiting the multiple normal objects categories. This algorithm achieves higher AUC values for different datasets compared to two top performing one-class algorithms that either are trained on each normal object category or jointly trained on all normal object categories combined. In addition to theoretical results we present empirical results using the CIFAR-10, fMNIST, CIFAR-100, and a new dataset we developed called RECYCLE.

Novelty detection, i.e., identifying whether a given sample is drawn from outside the training distribution, is essential for reliable machine learning. To this end, there have been many attempts at learning a representation well-suited for novelty detection and designing a score based on such representation. In this paper, we propose a simple, yet effective method named contrasting shifted instances (CSI), inspired by the recent success on contrastive learning of visual representations. Specifically, in addition to contrasting a given sample with other instances as in conventional contrastive learning methods, our training scheme contrasts the sample with distributionally-shifted augmentations of itself. Based on this, we propose a new detection score that is specific to the proposed training scheme. Our experiments demonstrate the superiority of our method under various novelty detection scenarios, including unlabeled one-class, unlabeled multi-class and labeled multi-class settings, with various image benchmark datasets. Code and pre-trained models are available at https://github.com/alinlab/CSI.

开放式识别使深度神经网络（DNN）能够识别未知类别的样本，同时在已知类别的样本上保持高分类精度。基于自动编码器（AE）和原型学习的现有方法在处理这项具有挑战性的任务方面具有巨大的潜力。在这项研究中，我们提出了一种新的方法，称为类别特定的语义重建（CSSR），该方法整合了AE和原型学习的力量。具体而言，CSSR用特定于类的AE表示的歧管替代了原型点。与传统的基于原型的方法不同，CSSR在单个AE歧管上的每个已知类模型，并通过AE的重建误差来测量类归属感。特定于类的AE被插入DNN主链的顶部，并重建DNN而不是原始图像所学的语义表示。通过端到端的学习，DNN和AES互相促进，以学习歧视性和代表性信息。在多个数据集上进行的实验结果表明，所提出的方法在封闭式和开放式识别中都达到了出色的性能，并且非常简单且灵活地将其纳入现有框架中。

异常检测是一种既定的研究区，寻求识别出预定分布外的样本。异常检测管道由两个主要阶段组成：（1）特征提取和（2）正常评分分配。最近的论文使用预先训练的网络进行特征提取，实现最先进的结果。然而，使用预先训练的网络没有完全利用火车时间可用的正常样本。本文建议通过使用教师学生培训利用此信息。在我们的环境中，佩带的教师网络用于训练正常训练样本上的学生网络。由于学生网络仅在正常样本上培训，因此预计将偏离异常情况下的教师网络。这种差异可以用作预先训练的特征向量的互补表示。我们的方法 - 变换 - 利用预先训练的视觉变压器（VIV）来提取两个特征向量：预先接受的（不可知论者）功能和教师 - 学生（微调）功能。我们报告最先进的AUROC导致共同的单向设置，其中一个类被认为是正常的，其余的被认为是异常的，并且多模式设置，其中所有类别但是一个被认为是正常的，只有一个类被认为是异常的。代码可在https://github.com/matancohen1/transformaly获得。

已知现代深度神经网络模型将错误地将分布式（OOD）测试数据分类为具有很高信心的分数（ID）培训课程之一。这可能会对关键安全应用产生灾难性的后果。一种流行的缓解策略是训练单独的分类器，该分类器可以在测试时间检测此类OOD样本。在大多数实际设置中，在火车时间尚不清楚OOD的示例，因此，一个关键问题是：如何使用合成OOD样品来增加ID数据以训练这样的OOD检测器？在本文中，我们为称为CNC的OOD数据增强提出了一种新颖的复合腐败技术。 CNC的主要优点之一是，除了培训集外，它不需要任何固定数据。此外，与当前的最新技术（SOTA）技术不同，CNC不需要在测试时间进行反向传播或结合，从而使我们的方法在推断时更快。我们与过去4年中主要会议的20种方法进行了广泛的比较，表明，在OOD检测准确性和推理时间方面，使用基于CNC的数据增强训练的模型都胜过SOTA。我们包括详细的事后分析，以研究我们方法成功的原因，并确定CNC样本的较高相对熵和多样性是可能的原因。我们还通过对二维数据集进行零件分解分析提供理论见解，以揭示（视觉和定量），我们的方法导致ID类别周围的边界更紧密，从而更好地检测了OOD样品。源代码链接：https：//github.com/cnc-ood

最近，可以证明，部署适当的自学意义是增强监督学习表现的前瞻性方法。然而，由于以前的借口任务专门用于无监督的代表学习，因此并未完全利用自我意识的好处。为此，我们首先为此类辅助任务提供三个理想的属性，以协助监督目标。首先，任务需要指导模型学习丰富的功能。其次，涉及的自我规定的转换不应显着改变训练分布。第三，任务是对先前艺术的高适用性的轻便和通用。随后，为了展示现有的借口任务如何实现这些任务并针对监督学习量身定制，我们提出了一个简单的辅助自学任务，可以预测可本地化的旋转（LOROT）。我们的详尽实验验证了洛洛特（Lorot）的优点，这是根据稳健性和概括能力为监督学习量身定制的借口任务。我们的代码可在https://github.com/wjun0830/localizable-rotation上找到。

通过增强模型，输入示例，培训集和优化目标，已经提出了各种方法进行分发（OOD）检测。偏离现有工作，我们有一个简单的假设，即标准的离心模型可能已经包含有关训练集分布的足够信息，这可以利用可靠的ood检测。我们对验证这一假设的实证研究，该假设测量了模型激活的模型和分布（ID）迷你批次，发现OOD Mini-Batches的激活手段一直偏离培训数据的培训数据。此外，培训数据的激活装置可以从批量归一化层作为“自由午餐”中有效地计算或从批量归一化层次上检索。基于该观察，我们提出了一种名为神经平均差异（NMD）的新型度量，其比较了输入示例和训练数据的神经手段。利用NMD的简单性，我们提出了一种有效的OOD探测器，通过标准转发通道来计算神经手段，然后是轻量级分类器。广泛的实验表明，在检测精度和计算成本方面，NMD跨越多个数据集和模型架构的最先进的操作。

在过去的几年中，关于分类，检测和分割问题的3D学习领域取得了重大进展。现有的绝大多数研究都集中在规范的封闭式条件上，忽略了现实世界的内在开放性。这限制了需要管理新颖和未知信号的自主系统的能力。在这种情况下，利用3D数据可以是有价值的资产，因为它传达了有关感应物体和场景几何形状的丰富信息。本文提供了关于开放式3D学习的首次广泛研究。我们介绍了一种新颖的测试床，其设置在类别语义转移方面的难度增加，并且涵盖了内域（合成之间）和跨域（合成对真实）场景。此外，我们研究了相关的分布情况，并开放了2D文献，以了解其最新方法是否以及如何在3D数据上有效。我们广泛的基准测试在同一连贯的图片中定位了几种算法，从而揭示了它们的优势和局限性。我们的分析结果可能是未来量身定制的开放式3D模型的可靠立足点。

从有限的例子中学习和推广，我，e，几次拍摄的学习，对许多真实世界视觉应用的核心重要性是核心重要性。实现少量学习的主要方法是实现来自不同类别的样本是独特的嵌入的嵌入。最近的研究表明，通过双曲线几何嵌入较低的分层和结构化数据，使其适合几次拍摄的学习。在本文中，我们建议学习上下文知识的双曲标准，以表征与学习集合的点与设置距离相关联的点之间的距离。为此，我们将度量标准作为双曲线空间的切线束上的加权总和，并制定自适应地并基于点的星座获得重量的机制。这不仅使得公制本地，而且依赖于手头的任务，这意味着度量根据它比较的样本。我们经验证明，这种度量在异常值存在下产生鲁棒性，并实现基线模型的切实改善。这包括五个流行的少量分类基准，即迷你想象，分层 - 想象成，CALTECH-UCSD鸟-200-2011（幼崽），CIFAR-FS和FC100的最先进的结果。

分布（OOD）检测是在开放世界中部署机器学习模型的关键任务。基于距离的方法已经证明了有望，如果测试样品离分布（ID）数据相对遥远，则将测试样品视为OOD。但是，先前的方法对基础特征空间施加了强有力的分布假设，这可能并不总是存在。在本文中，我们探讨了非参数最近邻居距离的疗效，以检测OOD，这在文献中很大程度上被忽略了。与先前的工作不同，我们的方法不会施加任何分布假设，因此提供了更强的灵活性和一般性。我们证明了在几个基准测试中基于邻元的OOD检测的有效性，并建立了卓越的性能。在对Imagenet-1K训练的同一模型下，我们的方法将假阳性率（FPR@tpr95）降低了24.77％，与强大的基线SSD+相比，使用参数方法Mahalanobis在检测中。可用代码：https：//github.com/deeplearning-wisc/knn-ood。

双曲线空间可以连续嵌入分层结构。双曲神经网络（HNNS）通过将欧几里德特征提升到用于分类的双曲线空间来利用这种代表性，优于具有已知分层结构的数据集上的欧几里德神经网络（ENNS）。但是，HNNS低于标准基准测试，具有不明确的层次结构，极大地限制了HNNS的实际适用性。我们的主要洞察力是，由于将欧几里德特征连接到双曲线分类器的混合架构引起，HNNS对渐变较差的较差的普通分类性能。我们通过简单地在训练HNN时简单地剪切欧几里德特征幅度来提出有效的解决方案。我们的实验结果表明，剪辑的HNNS成为超级双曲分类器：它们不仅始终如一地优于位于分层数据上的HNN，而且在MNIST，CIFAR10，CIFAR100和ImageNet基准上与ENN一起举行，具有更好的对抗鲁棒性和分销外检测。