Adversarial attacks are valuable for evaluating the robustness of deep learning models. Existing attacks are primarily conducted on the visible light spectrum (e.g., pixel-wise texture perturbation). However, attacks targeting texture-free X-ray images remain underexplored, despite the widespread application of X-ray imaging in safety-critical scenarios such as the X-ray detection of prohibited items. In this paper, we take the first step toward the study of adversarial attacks targeted at X-ray prohibited item detection, and reveal the serious threats posed by such attacks in this safety-critical scenario. Specifically, we posit that successful physical adversarial attacks in this scenario should be specially designed to circumvent the challenges posed by color/texture fading and complex overlapping. To this end, we propose X-adv to generate physically printable metals that act as an adversarial agent capable of deceiving X-ray detectors when placed in luggage. To resolve the issues associated with color/texture fading, we develop a differentiable converter that facilitates the generation of 3D-printable objects with adversarial shapes, using the gradients of a surrogate model rather than directly generating adversarial textures. To place the printed 3D adversarial objects in luggage with complex overlapped instances, we design a policy-based reinforcement learning strategy to find locations eliciting strong attack performance in worst-case scenarios whereby the prohibited items are heavily occluded by other items. To verify the effectiveness of the proposed X-Adv, we conduct extensive experiments in both the digital and the physical world (employing a commercial X-ray security inspection system for the latter case). Furthermore, we present the physical-world X-ray adversarial attack dataset XAD.


翻译:Aversarial 攻击对于评估深层学习模型的稳健性很有价值。 现有的攻击主要在可见光谱上进行( 比如, 像像素质质质的纹理扰动 ) 。 然而, 瞄准无纹质的X光图像的攻击仍然没有得到充分的探索, 尽管在安全临界情景中广泛应用X光成像, 比如X光检测违禁物品。 在本文件中, 我们迈出第一步, 研究以X射线违禁物品探测为目标的对称攻击, 并揭示这种攻击在这种安全临界情景下造成的广泛威胁 。 具体地说, 我们假设在这一情景中成功的物理对称攻击应该特别设计, 以回避色质/ 质的无纹质的X光图像构成的挑战。 但是, 我们提议XAAdv 生成有形可打印的金属, 在行李放入时能够感测到X光线探测器。 为了解决与色/ 色素脱色检测有关的问题, 我们开发了一种不同的转换器, 便利3D型对称的对称物体在这种临界状态下生成。 使用最强烈的对称的对称性攻击, 我们的对称的对称的对称的对称的对称的对称动作的对称动作的对称的对称行为, 的对称的对称的对称的对称的对称的对称是, 的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称是, 的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称是, 的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称是用来的对称是,, 的对称的对称的对称的对称是的对称的对称的对称的对称的对称是的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称是的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称的对称

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