模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2024, Vol. 37 Issue (5): 410-423    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202405003
目标检测识别与对抗 最新目录| 下期目录| 过刊浏览| 高级检索 |
基于时空交并比约束的目标跟踪对抗防御方法
盛晶晶1, 张大伟1,2, 蔡听依1,2, 肖昕2, 郑忠龙1,2, 蒋云良1,2
1.浙江师范大学 计算机科学与技术学院 金华 321004;
2.浙江师范大学 浙江省智能教育技术与应用重点实验室 金华 321004
Spatio-Temporal IoU Constraints Based Adversarial Defense Method for Object Tracking
SHENG Jingjing1, ZHANG Dawei1,2, CAI Tingyi1,2, XIAO Xin2, ZHENG Zhonglong1,2, JIANG Yunliang1,2
1. School of Computer Science and Technology, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004;
2. Key Laboratory of Intelligent Education Technology and Application of Zhejiang Province, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004

全文: PDF (4648 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 随着深度学习在视觉跟踪领域的广泛应用,对抗攻击逐渐成为影响方法性能的关键因素之一,然而针对对抗攻击的防御方法研究还处于初始阶段.因此,文中提出基于时空交并比约束的目标跟踪对抗防御方法.首先,在对抗样本上随机添加高斯噪声约束.然后,根据噪声等高线的切线方向,选择噪声等级相同且时空交并比分数最高的切线约束.通过其法线约束使防御目标向原始图像的方向更新,并将法线约束和切线约束进行正交组合优化.最后,经过不断迭代,选择具有最高时空交并比分数且噪声等级最低的组合向量作为最佳约束,添至对抗样本图像中,同时传递给下一帧图像,从而实现时序防御.在VOT2018、OTB100、GOT-10k、LaSOT跟踪数据集上的实验验证文中方法的有效性.
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作者相关文章
盛晶晶
张大伟
蔡听依
肖昕
郑忠龙
蒋云良
关键词 目标跟踪对抗防御对抗攻击时空交并比    
Abstract:With the wide application of deep learning in the field of visual tracking, adversarial attack is one of key factors affecting the model performance. However, the research on defense methods for adversarial attack is still in the initial stage. Therefore, a spatio-temporal intersection over union(IoU) constraints based adversarial defense method for object tracking is proposed. In this method, Gaussian noise constraints are firstly added to the adversarial examples. Then, according to the tangent direction of the noise contour, the tangential constraint with the same noise level and the highest spatio-temporal IoU score is selected. The normal constraint is utilized to update the defense target towards the direction of the original image, and the normal and tangential constraints are orthogonally combined and optimized. Finally, the combined vector with the highest spatio-temporal IoU score and the lowest noise level is selected as the best constraint, and it is added to the adversarial example image and transferred to the next frame image, thereby realizing temporal defense. Experiments on VOT2018, OTB100, GOT-10k and LaSOT tracking datasets verify the validity of the proposed method.
Key wordsObject Tracking    Adversarial Defense    Adversarial Attack    Spatio-Temporal Intersection over Union   
收稿日期: 2024-02-21     
ZTFLH: TP391.4  
基金资助:国家自然科学基金项目(No.62272419)、浙江省自然科学基金项目(No.LQ23F020010,LZ22F020010)、金华市科技计划项目(No.2023-4-016)资助
通讯作者: 郑忠龙,博士,教授,主要研究方向为模式识别、机器学习、图像处理等.E-mail:zhonglong@zjnu.edu.cn.   
作者简介: 盛晶晶,硕士研究生,主要研究方向为计算机视觉、对抗攻击与防御等.E-mail:jingjing.s@zjnu.edu.cn.张大伟,博士,讲师,主要研究方向为深度学习、计算机视觉等.E-mail:davidzhang@zjnu.edu.cn.蔡听依,博士研究生,主要研究方向为图神经网络、图表示学习.E-mail:tingyicai@zjnu.edu.cn.肖 昕,博士研究生,主要研究方向为人工智能、智能教育等.E-mail:xinshaw@zjnu.edu.cn.蒋云良,博士,教授,主要研究方向为智能信息处理、地理信息系统等.E-mail:jyl2022@zjnu.cn.
引用本文:   
盛晶晶, 张大伟, 蔡听依, 肖昕, 郑忠龙, 蒋云良. 基于时空交并比约束的目标跟踪对抗防御方法[J]. 模式识别与人工智能, 2024, 37(5): 410-423. SHENG Jingjing, ZHANG Dawei, CAI Tingyi, XIAO Xin, ZHENG Zhonglong, JIANG Yunliang. Spatio-Temporal IoU Constraints Based Adversarial Defense Method for Object Tracking. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2024, 37(5): 410-423.
链接本文:  
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