Face recognition is a prevailing authentication solution in numerous biometric applications. Physical adversarial attacks, as an important surrogate, can identify the weaknesses of face recognition systems and evaluate their robustness before deployed. However, most existing physical attacks are either detectable readily or ineffective against commercial recognition systems. The goal of this work is to develop a more reliable technique that can carry out an end-to-end evaluation of adversarial robustness for commercial systems. It requires that this technique can simultaneously deceive black-box recognition models and evade defensive mechanisms. To fulfill this, we design adversarial textured 3D meshes (AT3D) with an elaborate topology on a human face, which can be 3D-printed and pasted on the attacker's face to evade the defenses. However, the mesh-based optimization regime calculates gradients in high-dimensional mesh space, and can be trapped into local optima with unsatisfactory transferability. To deviate from the mesh-based space, we propose to perturb the low-dimensional coefficient space based on 3D Morphable Model, which significantly improves black-box transferability meanwhile enjoying faster search efficiency and better visual quality. Extensive experiments in digital and physical scenarios show that our method effectively explores the security vulnerabilities of multiple popular commercial services, including three recognition APIs, four anti-spoofing APIs, two prevailing mobile phones and two automated access control systems.


翻译:人脸识别是许多生物识别应用中流行的身份验证解决方案。物理对抗攻击作为一种重要的替代方案,可以识别人脸识别系统的弱点,并在部署之前评估其稳健性。然而,大多数现有的物理攻击不仅容易被检测到,而且对商业识别系统无效。本文的目标是开发一种更可靠的技术,可以对商业系统进行端到端的对抗稳健性评估。这需要这种技术能够同时欺骗黑盒识别模型并回避防御机制。为此,我们在人脸上设计了具有精心设计的拓扑结构的对抗纹理三维网格(AT3D),可以在3D打印机上打印,并贴在攻击者的脸上以回避防御。由于基于网格的优化方法在高维网格空间中计算梯度,可能会陷入不良转移和局部最优。为了脱离基于网格的空间,我们建议基于三维可塑模型扰动低维系数空间,这显着提高了黑盒可传递性,同时享有更快的搜索效率和更好的视觉质量。在数字和物理情况下进行的广泛实验表明,我们的方法有效地探索了多个流行商业服务的安全漏洞,包括三个识别API、四个反欺诈API、两个流行的手机和两个自动化门禁系统。

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