The deep neural network (DNN) models for object detection using camera images are widely adopted in autonomous vehicles. However, DNN models are shown to be susceptible to adversarial image perturbations. In the existing methods of generating the adversarial image perturbations, optimizations take each incoming image frame as the decision variable to generate an image perturbation. Therefore, given a new image, the typically computationally-expensive optimization needs to start over as there is no learning between the independent optimizations. Very few approaches have been developed for attacking online image streams while considering the underlying physical dynamics of autonomous vehicles, their mission, and the environment. We propose a multi-level stochastic optimization framework that monitors an attacker's capability of generating the adversarial perturbations. Based on this capability level, a binary decision attack/not attack is introduced to enhance the effectiveness of the attacker. We evaluate our proposed multi-level image attack framework using simulations for vision-guided autonomous vehicles and actual tests with a small indoor drone in an office environment. The results show our method's capability to generate the image attack in real-time while monitoring when the attacker is proficient given state estimates.


翻译:使用相机图像进行物体探测的深神经网络(DNN)模型在自主车辆中被广泛采用。但是,DNN模型被证明容易受到对抗性图像扰动。在现有的生成对抗性图像扰动的方法中,优化将每个进入的图像框作为决策变量,以产生图像扰动。因此,鉴于新的图像,一般的计算成本优化需要从头开始,因为独立优化之间没有学习过。考虑到自主车辆、其任务和环境的潜在物理动态,对在线图像流的打击方法很少。我们提出了一个多层次的随机优化框架,以监测攻击者产生对抗性扰动的能力。根据这一能力水平,引入一个双向决定攻击/不攻击,以提高攻击者的效力。我们用视觉制导自动车辆模拟和在办公室环境中用小型室内无人机进行实际测试的方法来评估我们拟议的多层次图像攻击框架。结果显示我们的方法在进行攻击估计时实时生成图像袭击的能力,同时进行状态监测。

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