In recent years, monocular depth estimation (MDE) has witnessed a substantial performance improvement due to convolutional neural networks (CNNs). However, CNNs are vulnerable to adversarial attacks, which pose serious concerns for safety-critical and security-sensitive systems. Specifically, adversarial attacks can have catastrophic impact on MDE given its importance for scene understanding in applications like autonomous driving and robotic navigation. To physically assess the vulnerability of CNN-based depth prediction methods, recent work tries to design adversarial patches against MDE. However, these methods are not powerful enough to fully fool the vision system in a systemically threatening manner. In fact, their impact is partial and locally limited; they mislead the depth prediction of only the overlapping region with the input image regardless of the target object size, shape and location. In this paper, we investigate MDE vulnerability to adversarial patches in a more comprehensive manner. We propose a novel adaptive adversarial patch (APARATE) that is able to selectively jeopardize MDE by either corrupting the estimated distance, or simply manifesting an object as disappeared for the autonomous system. Specifically, APARATE is optimized to be shape and scale-aware, and its impact adapts to the target object instead of being limited to the immediate neighborhood. Our proposed patch achieves more than $14~meters$ mean depth estimation error, with $99\%$ of the target region being affected. We believe this work highlights the threat of adversarial attacks in the context of MDE, and we hope it would alert the community to the real-life potential harm of this attack and motivate investigating more robust and adaptive defenses for autonomous robots.


翻译:近些年来,单眼深度估计(MDE)由于神经神经网络(CNN)的演变而出现了显著的性能改善。然而,CNN很容易受到对抗性攻击,这给安全关键和安全敏感系统带来严重的关切。具体地说,对抗性攻击可能对MDE产生灾难性影响,因为它在诸如自主驾驶和机器人导航等应用中对现场理解的重要性。为了实际评估CNN的深度预测方法的脆弱性,最近的工作试图设计对抗MDE的对称补丁。然而,这些方法不够强大,不足以以系统威胁的方式完全愚弄视觉系统。事实上,它们的影响是局部的,局部有限;它们误导了仅对输入图像重叠区域的深度预测,无论目标物体大小、形状和位置如何。在本文件中,我们用更全面的方式调查MDEDE对对抗性补补丁的脆弱性。我们提议了一个新的适应性对抗性对抗性对抗性补丁补丁(APATE),它能够通过腐蚀估计距离,或者简单地显示一个自动系统消失的物体。具体地说,APRATE正在优化对目标的深度进行深度调查,而使我们这个攻击目标的冲击力更接近于直径直径直径。</s>

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