多级特征全局一致性的伪造人脸检测

目的 随着深度伪造技术的快速发展,人脸伪造图像越来越难以鉴别,对人们的日常生活和社会稳定造成了潜在的安全威胁。尽管当前很多方法在域内测试中取得了令人满意的性能表现,但在检测未知伪造类型时效果不佳。鉴于伪造人脸图像的伪造区域和非伪造区域具有不一致的源域特征,提出一种基于多级特征全局一致性的人脸深度伪造检测方法。方法 使用人脸结构破除模块加强模型对局部细节和轻微异常信息的关注。采用多级特征融合模块使主干网络不同层级的特征进行交互学习,充分挖掘每个层级特征蕴含的伪造信息。使用全局一致性模块引导模型更好地提取伪造区域的特征表示,最终实现对人脸图像的精确分类。结果 在两个数据集上进行实验。在域内实验中,本文方法的各项指标均优于目前先进的检测方法,在高质量和低质量FaceForensics++数据集上,AUC(area under the curve)分别达到99.02%和90.06%。在泛化实验中,本文的多项评价指标相比目前主流的伪造检测方法均占优。此外,消融实验进一步验证了模型的每个模块的有效性。结论 本文方法可以较准确地对深度伪造人脸进行检测,具有优越的泛化性能,能够作为应对当前人脸伪造威胁的一种有效检测手段。     

基于多对抗性鉴别网络的人脸活体检测

人脸活体检测是人脸识别系统安全性保证的关键，其中，解纠缠学习方法可以有效解决人脸活体检测中泛化数据集的问题，但是现有的解纠缠学习方法往往将整幅人脸图像作为输入，解析出伪造痕迹元素，会忽略伪造痕迹的局部细节问题。针对这一问题，改进现有的伪造痕迹解纠缠网络，提出多对抗性鉴别网络模型，在鉴别器中设计主鉴别器和区域鉴别器，引入人脸遮罩模块，生成人脸皮肤、五官遮罩蒙版，整合人脸局部信息，使生成器拟合的图像更接近数据集中人脸图像的分布，同时解离出加强版的伪造痕迹。提出的多对抗性鉴别网络有效地增强了伪造人脸图像的伪造痕迹信息并提高了人脸活体检测的准确率。具体来说，该网络模型在OULU-NPU数据集的2个实验中的检测错误率仅为0.8%和1.4%,相比STDN错误率显著降低，同时在Idiap Replay-Attack数据集上也达到了较好的检测效果。为了验证该网络模型的可迁移性，在NUAA数据集和Idiap Replay-Attack数据集上进行跨域实验，达到了不错的效果。     

基于多尺度Transformer融合多域信息的伪造人脸检测

当前,基于Deepfakes等深度伪造技术生成的“换脸”类伪造视频泛滥,给公民个人隐私和国家政治安全带来巨大威胁,为此,研究视频中深度伪造人脸检测技术具有重要意义。针对已有伪造人脸检测方法存在的面部特征提取不充分、泛化能力弱等不足,提出一种基于多尺度Transformer对多域信息进行融合的伪造人脸检测方法。基于多域特征融合的思路,同时从视频帧的频域与RGB域进行特征提取,提高模型的泛化性;联合EfficientNet和多尺度Transformer,设计多层级的特征提取网络以提取更精细的伪造特征。在开源数据集上的测试结果表明,相比已有方法,所提方法具有更好的检测效果;同时在跨数据集上的实验结果证明了所提模型具有较好的泛化性能。     

基于非关键掩码和注意力机制的深度伪造人脸篡改视频检测方法

自深度伪造技术(Deepfake)被提出以来,其非法应用对个人、社会、国家安全造成了恶劣影响,存在巨大隐患,因此针对人脸视频的深度伪造检测是计算机视觉领域中的热点及难点问题。针对上述问题,提出了一种基于非关键掩码和CA＿S3D模型的深度伪造视频检测方法。该方法首先将人脸图像划分为关键区域和非关键区域,通过对非关键区域掩码的处理,提高了深度神经网络对人脸图像关键区域的关注程度,减少了无关信息对深度神经网络的影响和干扰;接着在S3D网络中引入上下文注意力模块,增强了对样本数据信息长程依赖的捕获能力,提高了对关键通道和特征的关注程度。实验结果表明,该方法在DFDC数据集上得到了明显的性能提升,准确率从83.85%提升到了90.10%,AUC值从0.931提升到了0.979;同时与现有的深度伪造视频检测方法进行了对比,所提方法的表现优于现有方法,验证了该方法的有效性。     

基于有监督注意力网络的伪造人脸视频检测

在伪造人脸视频检测中,大多数方法都以单一的卷积神经网络作为特征提取模块,提取的特征可能与人类的视觉机制不符。针对此类问题,提出基于有监督注意力网络的伪造人脸视频检测方法。基于胶囊网络检测伪造人脸视频,使用注意力分支提高对伪造人脸图像细节特征的提取能力,使用焦点损失提高模型对难检测样本的检测能力。在数据集FaceForensics++上的实验结果表明,提出方案有更优越的性能。     

结合图像块比较与残差图估计的人脸伪造检测

目的 由于不同伪造类型样本的数据分布差距较大,现有人脸伪造检测方法的准确度不够高,而且泛化性能差。为此,本文引入“图像块归属纯净性”和“残差图估计可靠性”的概念,提出了基于图像块比较和残差图估计的人脸伪造检测方法。方法 除了骨干网络,本文的人脸伪造检测神经网络主要由纯净图像块比较模块和可靠残差图估计模块两部分组成。为了避免在同时包含人脸和背景像素的图像块上提取的混杂特征对于图像块比较的干扰,纯净图像块比较模块中选择只包含人脸像素的纯净人脸图像块和只包含背景像素的纯净背景图像块,通过比较两种图像块纯净特征之间的差异来检测伪造图像,图像块的纯净性保障了特征提取的纯净性,从而提高了特征比较的鲁棒性。考虑到靠近伪造边缘的像素比远离伪造边缘的像素具有较高的残差估计准确度,本文在可靠残差图估计模块中根据像素到伪造边缘的距离设计了一个距离场加权的残差损失来引导网络的训练过程,使网络重点关注输入图像与对应真实图像在伪造边缘附近的差异,对于可靠信息的关注进一步增强了伪造检测的鲁棒性。结果 在FF++(FaceForensics++)数据集上的测试结果显示:与对比算法中性能最好的F2Trans-B相比,本文方法的准确率和AUC(area under the ROC curve)指标分别提高了2.49%和3.31%,在FS(FaceSwap)与F2F(Face2Face)两种伪造数据上的准确率指标分别提高了6.01%和3.99%。在泛化性能方面,与11种已有方法在交叉数据集上的测试结果显示:本文方法与其中性能最好的方法相比,在CDF(Celeb-DF)数据集上的视频AUC指标和图像AUC指标分别提高了1.85%和1.03%。结论 与对比方法相比,由于提高了特征信息的纯净性和可靠性,本文提出的人脸图像伪造检测模型的泛化能力和准确率优于对比方法。     

联合软阈值去噪和视频数据融合的低质量3维人脸识别

目的 低质量3维人脸识别是近年来模式识别领域的热点问题;区别于传统高质量3维人脸识别,低质量、高噪声是低质量3维人脸识别面对的主要问题。围绕低质量3维人脸数据噪声大、依赖单张有限深度数据提取有效特征困难的问题,提出了一种联合软阈值去噪和视频数据融合的低质量3维人脸识别方法。方法 首先,针对低质量3维人脸中存在的噪声问题,提出了一个即插即用的软阈值去噪模块,在网络提取特征的过程中对特征进行去噪处理。为了使网络提取的特征更具有判别性,结合softmax和Arcface(additive angular margin loss for deep face recognition)提出的联合渐变损失函数使网络提取更具有判别性特征。为了更好地利用多帧低质量视频数据实现人脸数据质量提升,提出了基于门控循环单元的视频数据融合模块,实现了视频帧数据间互补信息的有效融合,进一步提高了低质量3维人脸识别准确率。结果 实验在两个公开数据集上与较新方法进行比较,在Lock3DFace(low-cost kinect 3D faces)开、闭集评估协议上,相比于性能第2的方法,平均识别率分别提高了0.28%和3...     

多尺度注意力融合和抗噪声的轻量点云人脸识别模型

在低质量点云人脸数据集上,判别性特征的提取和模型对噪声的鲁棒性是解决点云人脸识别问题 的关键。针对现有轻量点云人脸识别算法不能充分提取判别性特征和数据集中存在大量噪声而影响模型训练的问 题,设计轻量高效的网络模型,提出了基于多尺度注意力融合和抗噪声的自适应损失函数的点云人脸识别算法。 首先通过不同卷积模块获得不同感受野大小的特征图。然后进行多尺度的注意力特征提取,并使用高层的注意力 权重来引导低层注意力权重的生成,最后进行通道融合得到多尺度融合的特征,提升了模型捕获人脸细节特征的 能力。其次,根据低质量点云人脸图像的噪声信息特点,设计了一种新颖的抗噪声的自适应损失函数(anti-noise adaptive loss),以应对数据集大量噪声对模型训练过程中可能造成的负面影响,提升模型的鲁棒性和泛化能力。 在开源数据集 Lock3DFace 和本文提出的 KinectFaces 数据集上的实验结果表明,与当前的主流算法相比该算法模 型在低质量点云人脸识别任务中具有更好的识别效果。     

基于噪声注意力的伪造人脸检测方法

随着人工智能和深度神经网络的不断发展,图像生成与编辑变得越来越容易,恶意运用图像生成工具进行篡改伪造的现象层出不穷,这对多媒体安全以及社会稳定造成了极大威胁,因此研究伪造人脸的检测方法至关重要。人脸篡改伪造的方式和工具多种多样,在篡改的过程中可能留下不同程度的篡改痕迹,而这在图像噪声中都有一定程度上的反映。从图像噪声的角度出发,通过噪声去除的方式挖掘反映伪造人脸篡改痕迹的噪声成分,进一步生成噪声注意力,指导主干网络进行伪造人脸检测。使用SRM滤波监督噪声去除模块的训练,并将噪声去除模块所得到的噪声再次加入真实人脸图像中,形成一对有监督的训练样本,通过自监督的方式对噪声去除模块进行加强指导,实验结果说明噪声去除模块得到的噪声特征具有较好的区分度。在多个公开数据集上进行了实验,所提方法在Celeb-DF数据集上达到98.32%的准确率,在FaceForensics++数据集上达到94%以上的准确率,在DFDC数据集上达到92.61%的准确率,证明了所提方法的有效性。     

基于块间光照不一致性的深度伪造检测算法

深度伪造技术的迅速发展和广泛传播引起了社会的广泛关注,但深度伪造技术的恶意应用也给社会带来了潜在威胁。因此,如何检测出此类深度伪造内容成为热门研究课题。以往的多数深度伪造检测算法着重于捕捉像素级别的细微伪造痕迹。目前的深度伪造算法大多忽略了伪造前后的光照信息,导致原始人脸与伪造人脸之间存在一定的光照不一致性,这为使用光照不一致性来检测深度伪造提供了可能。从引入光照不一致性信息和为特定任务设计网络结构模块两个角度设计了对应的算法。针对光照的引入,通过设计对应的通道融合算法,将更多的光照不一致信息提供给网络特征提取层,从而衍生出新的网络结构。为了保证该网络结构的可移植性,将特征通道融合的过程置于网络提取信息之前,从而使所提算法能够完整移植至常见的深度伪造检测网络。针对网络结构的设计,从网络结构和损失函数设计两个角度出发,提出了基于块间相似性的光照不一致性深度伪造检测算法。对于网络结构,基于伪造图像篡改区域和背景区域不一致的特性,在网络特征层中对提取特征进行分块,通过对比块间余弦相似度得到特征层相似矩阵,使网络拟合重心更偏向于光照不一致性。在此基础上,基于特征层相似性对比方案,通过将输入图像与该图像的未篡改图像进行块间真伪性对比,为这一任务设计了独立的真实数据参考及损失函数。实验结果表明,与基线算法相比,所提算法对于深度伪造检测的准确性有明显提升。     

人脸伪造及检测技术综述

人脸伪造技术的恶意使用,不仅损害公民的肖像权和名誉权,而且会危害国家政治和经济安全。因此,针对伪造人脸图像和视频的检测技术研究具有重要的现实意义和实践价值。本文在总结人脸伪造和伪造人脸检测的关键技术与研究进展的基础上,分析现有伪造和检测技术的局限。在人脸伪造方面,主要包括利用生成对抗技术的全新人脸生成技术和基于现有人脸的人脸编辑技术,介绍生成对抗网络在人脸图像生成的发展进程,重点介绍人脸编辑技术中的人脸交换技术和人脸重现技术,从网络结构、通用性和生成效果真实性等角度对现有的研究进展进行深入阐述。在伪造人脸检测方面,根据媒体载体的差异,分为伪造人脸图像检测和伪造人脸视频检测,首先介绍利用统计分布差异、拼接残留痕迹和局部瑕疵等特征的伪造人脸图像检测技术,然后根据提取伪造特征的差异,将伪造人脸视频检测技术分为基于帧间信息、帧内信息和生理信号的伪造视频检测技术,并从特征提取方式、网络结构设计特点和使用场景类型等方面进行详细阐述。最后,分析了当前人脸伪造技术和伪造人脸检测技术的不足,提出可行的改进意见,并对未来发展方向进行展望。     

局部相似度异常的强泛化性伪造人脸检测

目的 人脸伪造技术迅猛发展，对社会信息安全构成了严重威胁，亟需强泛化性伪造人脸检测算法抵抗多种多样的伪造模型。目前的研究发现伪造算法普遍包含人脸与背景融合的操作，这意味着任何伪造方式都难以避免在人脸边缘遗留下伪造痕迹。根据这一发现，本文将模型的学习目标从特定的伪造痕迹特征转化为更加普适的人脸图像局部相似度特征，并提出了局部相似度异常的深度伪造人脸检测算法。方法 首先提出了局部相似度预测（local similarity predicator，LSP）模块，通过一组局部相似度预测器分别计算RGB图像中间层特征图的局部异常，同时，为了捕捉频域中的真伪线索，还提出了可学习的空域富模型卷积金字塔（spatial rich model convolutional pyramid，SRMCP）来提取多尺度的高频噪声特征。结果 在多个数据集上进行了大量实验。在泛化性方面，本文以ResNet18为骨干网络的模型在FF++4个子集上的跨库检测精度分别以0.77%、5.59%、6.11%和4.28%的优势超越了对比方法。在图像压缩鲁棒性方面，在3种不同压缩效果下，分别以2.48%、4.83%和10.10%的优势超越了对比方法。结论 本文方法能够大幅度提升轻量型卷积神经网络的检测性能，相比于绝大部分工作都取得了更优异的泛化性和鲁棒性效果。     

视觉身份隐私保护：人脸匿名化研究方法

随着深度学习的广泛应用，身份伪造技术的发展越来越迅猛.各种伪造的图像和视频在社交媒体平台上的传播直接影响了公共隐私安全，人脸身份隐私保护已成为当前研究热点.本文从基于图像和视频两个方面的匿名化方法阐述和归纳了人脸隐私保护研究现状，并将人脸图像匿名化方法从图像语义修改、图像语义保持、视觉可恢复以及深度学习过程中的人脸隐私保护四个方面进行分类，将人脸视频匿名化方法从聚焦面部区域隐私的视频匿名化方法和面向生物特征隐私的视频匿名化方法两个方面进行分类.在此基础上，本文进一步介绍目前广泛使用的数据集及匿名算法评价标准，分析现有人脸匿名技术生成人脸图像的可靠性和实用性，并对此领域的未来研究进行了展望.     

眼底数据频域增强算法

眼底血管分割算法常作为一种辅助分析工具用于眼部疾病的诊断.具有良好泛化性能的算法需要大量有标签数据作为支撑,但眼底数据难以获取且标注成本高.当数据匮乏时,模型训练容易过拟合,导致产生域泛化性能弱的问题.使用生成对抗网络进行数据增强能在一定程度上缓解该问题,但是合成的图像往往包含噪声数据,性能提升有限.本文从频域角度出发,设计一种数据增强算法,定义频域语义信息量,将眼底数据集的频段划分为低频、中频和高频.在训练阶段,对低频分量进行随机融合,中频分量使用随机权重增强.在测试阶段通过聚类算法缩小源域和目标域在频域上的语义信息偏差,从而提升算法的泛化性能.     

融合全局时序和局部空间特征的伪造人脸视频检测方法

近年来,深度学习在人工智能领域表现出优异的性能。基于深度学习的人脸生成和操纵技术已经能够合成逼真的伪造人脸视频,也被称作深度伪造,让人眼难辨真假。然而,这些伪造人脸视频可能会给社会带来巨大的潜在威胁,比如被用来制作政治虚假新闻,从而引发政治暴力或干扰正常选举等。因此,亟需研发对应的检测方法来主动发现伪造人脸视频。现有的方法在制作伪造人脸视频时,容易在空间上和时序上留下一些细微的伪造痕迹,比如纹理和颜色上的扭曲或脸部的闪烁等。主流的检测方法同样采用深度学习,可以被划分为两类,即基于视频帧的方法和基于视频片段的方法。前者采用卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）发现单个视频帧中的空间伪造痕迹,后者则结合循环神经网络（Recurrent Neural Network,RNN）捕捉视频帧之间的时序伪造痕迹。这些方法都是基于图像的全局信息进行决策,然而伪造痕迹一般存在于五官的局部区域。因而本文提出了一个统一的伪造人脸视频检测框架,利用全局时序特征和局部空间特征发现伪造人脸视频。该框架由图像特征提取模块、全局时序特征分类模块和局部空间特征分类模块组成。在FaceForensics++数据集上的实验结果表明,本文所提出的方法比之前的方法具有更好的检测效果。     

人脸视频深度伪造检测方法综述

深度伪造（deepfake）技术的非法应用会对社会稳定、个人名誉甚至国家安全造成恶劣影响,因此针对人脸视频的深度伪造检测成为计算机视觉领域中的难点与研究热点。目前该领域的研究建立在传统人脸识别与图像分类技术基础上,通过搭建深度学习网络判别真伪,但存在数据集质量不一、多模态特征如何有效结合、模型泛化能力较差等问题。为进一步促进深度伪造检测技术的发展,对当前各类人脸视频深度伪造算法进行了全面总结,并对已有算法进行了归类、分析、比较。首先,主要介绍人脸视频深度伪造检测数据集;其次,对近三年主要的伪造视频检测方法进行总结,以特征选择为切入点,从空间特征、时空融合特征、生物特征的角度对各项检测技术进行分类整理,并对基于水印与区块链等非主流检测方法进行介绍;然后,从特征选择、迁移学习、模型设计与训练思路等方面介绍了各类检测方法所呈现出的主流趋势;最后,对全文进行总结并对未来技术发展进行展望。     

语义一致性引导的多任务拼接篡改检测

目的 随着数字图像及编辑软件的广泛应用,伪造图像层出不穷,对新闻传播、法律取证等行业造成了影响。拼接伪造是一种常见的伪造方式,这种伪造方式往往会向原始图像中添加新的对象,导致原始图像语义受到改变、曲解。现有很多基于卷积神经网络的篡改检测方法都更关注篡改痕迹的特征提取,但忽略了伪造图像中的语义不一致。针对拼接伪造中原始图像发生的语义变化,提出了一种以篡改检测为主任务,语义分割和噪声重建为辅助任务的多分辨率全卷积神经网络。方法 通过多任务策略将语义分割和噪声重建作为辅助任务。语义分割任务旨在捕捉拼接伪造图像过程中产生的语义不一致现象,噪声重建任务允许网络获得更全面的图像噪声分布。为了使网络获取更全面、准确的特征,网络中的RGB流、噪声流和融合模块都使用多分辨率思想从多个分辨率上提取处理不同形状和大小的拼接对象。结果 本文与其他几种先进的篡改检测网络和基于HRNet(high-resolution network)的基线网络进行了对比实验,在Fantastic Reality和Spliced Dataset两个数据集中,本文方法均取得了最优性能,F1分数分别为0.946和0.961。对JPE...     

基于高频小波损失的生成对抗人脸补全方法研究

基于生成对抗网络架构设计一种新的人脸补全模型。在生成网络中使用空洞卷积以增加特征图的感受野,提升网络性能;针对生成补全图像模糊,提出基于小波分解的损失函数设计方法,将图像转换到小波空间,提取高频信息作为l_1小波损失,有效提升人脸图像补全的质量。对VGGFace2人脸数据集下半部分人脸进行遮挡,作为训练数据集,以LFW数据集遮挡,进行人脸补全测试结果分析。实验结果表明,所设计算法的网络补全后的人脸结构相似性(SSIM)达到0.803 4,峰值信噪比(PSNR)达到20.946 7,有效提升了人脸补全的效果。     

基于人脸识别的人脸图像质量评估

无约束场景下,低质量的人脸图像不仅浪费计算资源而且降低系统识别率.针对此问题,提出一种基于人脸识别的人脸质量评估方法对人脸图像进行预评估.以人脸识别系统特征提取网络为基础网络在COX数据集上进行微调,并使用微调后网络对COX数据集进行质量分数标定.最后,结合基础网络及质量预测网络并以相应损失函数在标定数据上进行回归学习以获取质量评估模型.实验结果表明,该方法能够有效区分不同质量的人脸图像并提升人脸识别系统性能.     

基于区块链存证的Deepfake内容监管技术研究

随着人工智能技术的发展，基于深度学习的深度伪造技术日趋成熟，通过多媒体篡改工具可以对视频中的人脸进行随意的篡改，并且几乎无法被肉眼察觉。深度伪造人脸视频成为互联网内容监管中不可或缺的重要部分。以短视频社交平台为应用场景，提出了一种基于区块链存证技术的深度伪造人脸视频内容监管方法。方法针对实际场景中图像内容质量差异的特点设计出一种线性混合的检测方法，在边缘端采用基于轻量级微调神经网络的分类器架构，结合服务器端采取频谱特征进行分类。解决了传统独立检测方法面对数亿级短视频内容的上传与发布过程中检测效率与准确率之间难以平衡的问题。上述方法针对视频文件大且大量转发导致的数据冗余问题，采用超级账本与IPFS相结合的数据存储方式，可以对深度伪造人脸视频内容进行快速精准的追溯并对用户行为进行评价。实验结果表明，所提方法在两个公共深度伪造人脸视频数据集(DeepfakeDetection、Celeb-DF)中都表现出较好的效果，并且在针对内容监管平台的性能测试中表现较好。