In recent years, the security concerns about the vulnerability of Deep Convolutional Neural Networks (DCNN) to Adversarial Attacks (AA) in the form of small modifications to the input image almost invisible to human vision make their predictions untrustworthy. Therefore, it is necessary to provide robustness to adversarial examples in addition to an accurate score when developing a new classifier. In this work, we perform a comparative study of the effects of AA on the complex problem of art media categorization, which involves a sophisticated analysis of features to classify a fine collection of artworks. We tested a prevailing bag of visual words approach from computer vision, four state-of-the-art DCNN models (AlexNet, VGG, ResNet, ResNet101), and the Brain Programming (BP) algorithm. In this study, we analyze the algorithms' performance using accuracy. Besides, we use the accuracy ratio between adversarial examples and clean images to measure robustness. Moreover, we propose a statistical analysis of each classifier's predictions' confidence to corroborate the results. We confirm that BP predictions' change was below 2\% using adversarial examples computed with the fast gradient sign method. Also, considering the multiple pixel attack, BP obtained four out of seven classes without changes and the rest with a maximum error of 4\% in the predictions. Finally, BP also gets four categories using adversarial patches without changes and for the remaining three classes with a variation of 1\%. Additionally, the statistical analysis showed that the predictions' confidence of BP were not significantly different for each pair of clean and perturbed images in every experiment. These results prove BP's robustness against adversarial examples compared to DCNN and handcrafted features methods, whose performance on the art media classification was compromised with the proposed perturbations.


翻译:近年来,对深相神经神经网络(DCNNN)易受反反向攻击(AA)影响的安全担忧,其形式是对人类视觉几乎看不到的输入图像进行微小的修改,这使得其预测不可信。因此,除了在开发新的分类器时准确得分之外,还必须为对抗性实例提供稳健性,此外,在这项工作中,我们对AAA对复杂的艺术媒体分类问题的影响进行了比较研究,其中包括对精细收藏艺术品的分类特征进行精密分析。我们测试了计算机媒体视觉、四个最先进的实验性DCNNNM模型(AlexNet、VGG、ResNet、ResNet101)和大脑编程算算法(BB)中盛行的一包视觉字法方法,对每个分类法的精确率进行了比较。此外,我们建议对每一分类P的变量进行统计性能分析,对精细的艺术作品进行分类方法进行分类。我们证实,BP预测的每类图变数低于2,而B类的精确度则对4级进行最强性分析,而B类的精确度则对4级进行最精确的计算。我们确认B类的数值,对4级进行最接近性分析,采用最接近性变数的B级,采用最接近性推算法,采用最接近性地计算法计算法,采用最接近性地计算法计算法,采用最精确的B级,采用最精确的计算法,采用最精确的计算法,采用最精确的推算法。

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