We propose a novel framework for real-time black-box universal attacks which disrupts activations of early convolutional layers in deep learning models. Our hypothesis is that perturbations produced in the wavelet space disrupt early convolutional layers more effectively than perturbations performed in the time domain. The main challenge in adversarial attacks is to preserve low frequency image content while minimally changing the most meaningful high frequency content. To address this, we formulate an optimization problem using time-scale (wavelet) representations as a dual space in three steps. First, we project original images into orthonormal sub-spaces for low and high scales via wavelet coefficients. Second, we perturb wavelet coefficients for high scale projection using a generator network. Third, we generate new adversarial images by projecting back the original coefficients from the low scale and the perturbed coefficients from the high scale sub-space. We provide a theoretical framework that guarantees a dual mapping from time and time-scale domain representations. We compare our results with state-of-the-art black-box attacks from generative-based and gradient-based models. We also verify efficacy against multiple defense methods such as JPEG compression, Guided Denoiser and Comdefend. Our results show that wavelet-based perturbations consistently outperform time-based attacks thus providing new insights into vulnerabilities of deep learning models and could potentially lead to robust architectures or new defense and attack mechanisms by leveraging time-scale representations.


翻译:我们为实时黑盒普遍攻击提出了一个新的框架,这种攻击会破坏深层学习模型中早期变异层的启动;我们的假设是,在波盘空间产生的扰动比在时间域中产生的扰动更能有效地破坏早期变动层;在对抗性攻击中的主要挑战是保存低频图像内容,同时尽量减少最有意义的高频内容的变化;为了解决这个问题,我们用时间尺度(波盘)表示方式作为双向空间来制定优化问题。首先,我们通过波盘系数将原始图像投射到低和高比例的极异次空间中。第二,我们在波盘空间中产生的扰动比在时间域中产生的扰动更能更有效地破坏早期变动层。第三,我们通过从低尺度和高规模子空间的扰动系数中投射原始系数,同时尽量减少最有意义的高频率内容。我们提供了一个理论框架,可以保证从时间和时间尺度的域表示方式进行双重测绘。我们将我们的成果与基于基因化和梯度系数的黑箱攻击以低和梯度为基础的时标分位计算模型中,从基基基基基基基和梯度时空的时空基结构中进行新的攻击。我们还核查各种防御结构的机能,从而显示多重防御攻击的机能,从而显示,从而显示多重防御方法,从而显示我们作为不断显示各种防御结构的机能,例如制的代制的防御结构的机能,从而显示,从而显示,从而显示的机制的机制的机制的机能,从而显示的机能,从而显示的机能,从而显示的机制的机制的机制的机制的机制的机制的机制的机制的机制的机制,从而显示的机制,从而显示的机制的机制的机制的机制的机制,从而显示的机制的机制的机制的机制的机制结构。

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