Physical adversarial examples (PAEs) are regarded as whistle-blowers of real-world risks in deep-learning applications, thus worth further investigation. However, current PAE generation studies show limited adaptive attacking ability to diverse and varying scenes, revealing the urgent requirement of dynamic PAEs that are generated in real time and conditioned on the observation from the attacker. The key challenge in generating dynamic PAEs is learning the sparse relation between PAEs and the observation of attackers under the noisy feedback of attack training. To address the challenge, we present DynamicPAE, the first generative framework that enables scene-aware real-time physical attacks. Specifically, to address the noisy feedback problem that obfuscates the exploration of scene-related PAEs, we introduce the residual-guided adversarial pattern exploration technique. Residual-guided training, which relaxes the attack training with a reconstruction task, is proposed to enrich the feedback information, thereby achieving a more comprehensive exploration of PAEs. To address the alignment problem between the trained generator and the real-world scenario, we introduce the distribution-matched attack scenario alignment, consisting of the conditional-uncertainty-aligned data module and the skewness-aligned objective re-weighting module. The former aligns the training environment with the incomplete observation of the real-world attacker. The latter facilitates consistent stealth control across different attack targets with the skewness controller. Extensive digital and physical evaluations demonstrate the superior attack performance of DynamicPAE, attaining a 2.07 $\times$ boost (58.8% average AP drop under attack) on representative object detectors (e.g., DETR) over state-of-the-art static PAE generating methods. Overall, our work opens the door to end-to-end modeling of dynamic PAEs.


翻译:物理对抗样本(PAEs)被视为深度学习应用在现实世界中潜在风险的警示信号,因此值得深入研究。然而,当前的PAE生成研究在面对多样且变化的场景时,其自适应攻击能力有限,这凸显了对能够根据攻击者观察实时生成的动态PAE的迫切需求。生成动态PAE的关键挑战在于,如何在攻击训练带来的噪声反馈下,学习PAE与攻击者观察之间的稀疏关联。为应对这一挑战,我们提出了DynamicPAE,这是首个支持场景感知实时物理攻击的生成框架。具体而言,为解决噪声反馈问题(该问题模糊了与场景相关PAE的探索),我们引入了残差引导的对抗模式探索技术。所提出的残差引导训练通过引入重建任务来松弛攻击训练,从而丰富反馈信息,实现对PAE更全面的探索。为解决训练好的生成器与现实场景之间的对齐问题,我们引入了分布匹配的攻击场景对齐方法,该方法由条件不确定性对齐数据模块和偏度对齐目标重加权模块组成。前者使训练环境与真实世界攻击者的不完全观察对齐。后者通过偏度控制器,促进在不同攻击目标间实现一致的隐蔽性控制。大量的数字与物理评估证明了DynamicPAE卓越的攻击性能:在代表性目标检测器(例如DETR)上,相较于最先进的静态PAE生成方法,其攻击性能提升了2.07倍(攻击下平均AP下降58.8%)。总体而言,我们的工作为动态PAE的端到端建模打开了大门。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
Arxiv
10+阅读 · 2024年3月11日
Arxiv
13+阅读 · 2022年4月30日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员