In this study, we introduce a measure for machine perception, inspired by the concept of Just Noticeable Difference (JND) of human perception. Based on this measure, we suggest an adversarial image generation algorithm, which iteratively distorts an image by an additive noise until the machine learning model detects the change in the image by outputting a false label. The amount of noise added to the original image is defined as the gradient of the cost function of the machine learning model. This cost function explicitly minimizes the amount of perturbation applied on the input image and it is regularized by bounded range and total variation functions to assure perceptual similarity of the adversarial image to the input. We evaluate the adversarial images generated by our algorithm both qualitatively and quantitatively on CIFAR10, ImageNet, and MS COCO datasets. Our experiments on image classification and object detection tasks show that adversarial images generated by our method are both more successful in deceiving the recognition/detection model and less perturbed compared to the images generated by the state-of-the-art methods.


翻译:在本研究中,我们引入了一种机器感知度的测量方法,它受到人类感知的“可察觉差异”概念的启发。根据这一方法,我们建议采用对抗性图像生成算法,在机器学习模型通过输出假标签检测图像变化之前,通过添加噪音反复扭曲图像,直至机器学习模型通过输出假标签检测图像变化。原始图像中添加的噪音数量被定义为机器学习模型成本函数的梯度。这一成本功能明确将输入图像上所应用的扰动量降至最低,并且通过约束范围和整体变异功能加以规范,以确保对立图像与输入的感知性相似。我们从质量和数量上评估了在CIFAR10、图像网络和MS COCO数据集上由我们的算法产生的对抗性图像。我们在图像分类和物体探测任务方面的实验表明,我们的方法产生的对抗性图像在理解识别/探测模型方面比较成功,与由最新方法生成的图像相比,对立性图像的干扰度较少。

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