8月20日,機械學院科研團隊與本科校友的合作論文“Global-Regularized Neighborhood Regression for Efficient Zero-Shot Texture Anomaly Detection(帶全局正則的鄰域回歸)”在自動化與控制系統(tǒng)國際頂刊IEEE Transactions on Systems Man Cybernetics-Systems(IEEE TMSC)上發(fā)表,當年影響因子8.7。論文一作為學院2022屆本科生姚海明,現(xiàn)為清華大學精密儀器系博士生,論文共同作者為學院2023屆本科生羅威,2025屆博士生曹云康,2025屆碩士生張以恒和沈衛(wèi)明院士。機械學院國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心余文勇副教授為論文通訊作者,曾擔任姚海明的學業(yè)導師,該論文是本科研究工作的延續(xù)。 

論文靈感來自于人類視覺的特點。質(zhì)檢員一眼就能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品表面的殘缺或污漬,而無須特別培訓,究其本質(zhì)在于視覺的連續(xù)性和產(chǎn)品的全局正態(tài)模式。受此啟發(fā),本文提出了一種名為全局正則化鄰域回歸(GRNR)的零樣本紋理異常檢測方法。

該方法使用預(yù)訓練權(quán)重網(wǎng)絡(luò)得到圖像特征,通過自濾波和鄰域操作,提取兩種內(nèi)在先驗特征:以連貫相似性為特征的局部鄰域先驗和以典型正態(tài)模式為特征的全局正態(tài)先驗,進而設(shè)計全局正則化鄰域回歸算法對特征進行重構(gòu),使之與輸入特征達到視覺相似性,同時遵循全局正態(tài)分布。最后通過特征級比較獲得異常分數(shù)。

論文在八個國際公開數(shù)據(jù)集上驗證了該方法在各種工業(yè)場景下的有效性,主要優(yōu)勢在于無需任何訓練數(shù)據(jù)或訓練成本,即可直接檢測紋理產(chǎn)品表面異常,且性能達到甚至超越需要訓練的主流方法的檢測性能。
本研究得到了國家自然科學基金等項目資助,相關(guān)代碼已開源,可供研究者進一步探索和應(yīng)用。
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