Reliable skin cancer diagnosis models play an essential role in early screening and medical intervention. Prevailing computer-aided skin cancer classification systems employ deep learning approaches. However, recent studies reveal their extreme vulnerability to adversarial attacks -- often imperceptible perturbations to significantly reduce performances of skin cancer diagnosis models. To mitigate these threats, this work presents a simple, effective and resource-efficient defense framework by reverse engineering adversarial perturbations in skin cancer images. Specifically, a multiscale image pyramid is first established to better preserve discriminative structures in medical imaging domain. To neutralize adversarial effects, skin images at different scales are then progressively diffused by injecting isotropic Gaussian noises to move the adversarial examples to the clean image manifold. Crucially, to further reverse adversarial noises and suppress redundant injected noises, a novel multiscale denoising mechanism is carefully designed that aggregates image information from neighboring scales. We evaluated the defensive effectiveness of our method on ISIC 2019, a largest skin cancer multiclass classification dataset. Experimental results demonstrate that the proposed method can successfully reverse adversarial perturbations from different attacks and significantly outperform some state-of-the-art methods in defending skin cancer diagnosis models.


翻译:可靠的皮肤癌诊断模型在早期筛查和医疗干预中发挥着不可或缺的作用。常用的计算机辅助皮肤癌分类系统采用深层学习方法。然而,最近的研究表明,它们极易受到对抗性攻击 -- -- 往往无法察觉的干扰,以大幅降低皮肤癌诊断模型的性能。为减轻这些威胁,这项工作提供了一个简单、有效和资源高效的防御框架,在皮肤癌图像中进行反向工程对抗性扰动。具体地说,为了更好地保护医疗成像领域的歧视性结构,首先建立了一个多尺度图像金字塔。为了消除对抗性影响,不同尺度的皮肤图像随后通过注射异位高斯噪音逐渐传播,将对抗性攻击的范例移到清洁图像的多层中。关键是,进一步扭转对抗性噪音,抑制多余的注射性噪音。一个新的多尺度拆分机制正在精心设计,将相邻的图像信息汇总到相距层。我们评估了我们关于ISIC 2019 的方法的防御有效性,这是最大的皮肤癌多级分类数据集。实验结果表明,拟议的方法能够成功地扭转不同攻击的对抗性透视谱模型,并大大超越某种状态诊断方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月2日
Arxiv
38+阅读 · 2020年3月10日
AdarGCN: Adaptive Aggregation GCN for Few-Shot Learning
Feature Denoising for Improving Adversarial Robustness
Arxiv
15+阅读 · 2018年12月9日
VIP会员
相关资讯
征稿 | CFP:Special Issue of NLP and KG(JCR Q2,IF2.67)
开放知识图谱
1+阅读 · 2022年4月4日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员