Recently, object detection has proven vulnerable to adversarial patch attacks. The attackers holding a specially crafted patch can hide themselves from state-of-the-art detectors, e.g., YOLO, even in the physical world. This attack can bring serious security threats, such as escaping from surveillance cameras. How to effectively detect this kind of adversarial examples to catch potential attacks has become an important problem. In this paper, we propose two detection methods: the signature-based method and the signature-independent method. First, we identify two signatures of existing adversarial patches that can be utilized to precisely locate patches within adversarial examples. By employing the signatures, a fast signature-based method is developed to detect the adversarial objects. Second, we present a robust signature-independent method based on the \textit{content semantics consistency} of model outputs. Adversarial objects violate this consistency, appearing locally but disappearing globally, while benign ones remain consistently present. The experiments demonstrate that two proposed methods can effectively detect attacks both in the digital and physical world. These methods each offer distinct advantage. Specifically, the signature-based method is capable of real-time detection, while the signature-independent method can detect unknown adversarial patch attacks and makes defense-aware attacks almost impossible to perform.


翻译:近年来,物体检测已被证明易受对抗性补丁攻击的影响。攻击者持有特制的补丁时,即使在物理世界中也能躲避最先进的检测器(如YOLO)的识别。此类攻击可能引发严重的安全威胁,例如逃避监控摄像头的追踪。如何有效检测这类对抗性样本以捕获潜在攻击已成为重要课题。本文提出两种检测方法:基于签名的方法和签名无关的方法。首先,我们识别出现有对抗性补丁的两类签名特征,可用于精确定位对抗性样本中的补丁区域。利用这些签名,我们开发了一种快速的基于签名的检测方法来识别对抗性物体。其次,我们提出一种鲁棒的签名无关方法,该方法基于模型输出的\\textit{内容语义一致性}。对抗性物体违反这种一致性,表现为局部可见而全局消失,而良性物体则始终保持一致存在。实验表明,两种方法均能有效检测数字和物理世界中的攻击。这两种方法各具优势:基于签名的方法能够实现实时检测,而签名无关的方法可检测未知的对抗性补丁攻击,并使防御感知型攻击几乎无法实施。

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