联合多重对抗与通道注意力的高安全性图像隐写

目的 现有基于对抗图像的隐写算法大多只能针对一种隐写分析器设计对抗图像,且无法抵御隐写分析残差网络(steganalysis residual network,SRNet)、Zhu-Net等最新基于卷积神经网络隐写分析器的检测。针对这一现状,提出了一种联合多重对抗与通道注意力的高安全性图像隐写方法。方法 采用基于U-Net结构的生成对抗网络生成对抗样本图像,利用对抗网络的自学习特性实现多重对抗隐写网络参数迭代优化,并通过针对多种隐写分析算法的对抗训练,生成更适合内容隐写的载体图像。同时,通过在生成器中添加多个轻量级通道注意力模块,自适应调整对抗噪声在原始图像中的分布,提高生成对抗图像的抗隐写分析能力。其次,设计基于多重判别损失和均方误差损失相结合的动态加权组合方案,进一步增强对抗图像质量,并保障网络快速稳定收敛。结果 实验在BOSS Base 1.01数据集上与当前主流的4种方法进行比较,在使用原始隐写图像训练后,相比于基于U-Net结构的生成式多重对抗隐写算法等其他4种方法,使得当前性能优异的5种隐写分析器平均判别准确率降低了1.6%;在使用对抗图像和增强隐写图像再训练后,相比其他4种方法,仍使得当前性能优异的5种隐写分析器平均判别准确率降低了6.8%。同时也对对抗图像质量进行分析,基于测试集生成的2 000幅对抗图像的平均峰值信噪比(peak signal-tonoise ratio,PSNR)可达到39.925 1 dB,实验结果表明本文提出的隐写网络极大提升了隐写算法的安全性。结论 本文方法在隐写算法安全性领域取得了较优秀的性能,且生成的对抗图像具有很高的视觉质量。     

基于分组卷积和快照集成的图像隐写分析方法

现存的大多数隐写分析方法的泛化能力较弱,无法对未知隐写算法有效检测,使得其分类的准确性在实际运用过程中大幅度降低。针对这个问题,提出了一种基于分组卷积和快照集成的图像隐写分析方法(snapshot ensembling steganalysis network, SENet)。首先,残差卷积块和分组卷积块对图像的特征进行提取并利用;其次,在每个训练周期中得到性能最好的模型作为快照模型;最后将选定的快照模型进行集成后对图像进行分类。该方法应用分组卷积和快照集成的技术,避免了传统集成方法的高训练成本以及单一分类器泛化能力有限的问题。实验结果表明,该方法可以提升隐写分析模型的准确率,并且在训练集和测试集失配时,也能够有效地进行分类,具有较高的模型泛化能力。     

基于改进生成对抗网络的图像自适应隐写模型

针对现有图像隐写模型存在网络训练不易收敛、梯度爆炸且生成样本质量差等问题,提出一种基于改进生成对抗网络的图像自适应隐写模型SWGAN-GP.将生成图像作为载体,使用HUGO自适应隐写算法进行信息隐藏;在损失函数中加入梯度惩罚,在网络结构中引入注意力机制,设置双判别器与生成器进行对抗训练.实验结果表明,该方法生成图像的IS值、PSNR值等均有提高,判别器分类效果明显改善.该模型可以提高收敛速度,使网络训练更稳定,载密图像更具安全性,有效抵御隐写分析算法的检测.     

一类自适应隐写的更改比率估计

针对图像自适应隐写的检测问题,分析了最低多有效位(MLSB,multiple least signific ant bits)替换隐写的样本对分析模型在对自适应隐写的适用性,给出了适于该模型检测的自适应隐写须满足的条件,对满足条件的一类自适应隐写,给出了基于特定区域和像素对分析的定量分析一般方法,然后针对一种典型自适应隐写,给出了具体的特定区域选取方法、样本对跟踪集选取方法和隐写更改比率估计算法.实验结果表明针对这种隐写,该算法能够较为准确地估计隐写更改比率,验证了文中方法的有效性.     

面向表情识别的重影非对称残差注意力网络模型

针对ResNet50中的Bottleneck经过1×1卷积降维后主干分支丢失部分特征信息而导致在表情识别中准确率不高的问题,本文通过引入Ghost模块和深度可分离卷积分别替换Bottleneck中的1×1卷积和3×3卷积,保留更多原始特征信息,提升主干分支的特征提取能力;利用Mish激活函数替换Bottleneck中的ReLU激活函数,提高了表情识别的准确率;在此基础上,通过在改进的Bottleneck之间添加非对称残差注意力模块(asymmetric residual attention block, ARABlock)来提升模型对重要信息的表示能力,从而提出一种面向表情识别的重影非对称残差注意力网络（ghost asymmetric residual attention network, GARAN）模型。对比实验结果表明,本文方法在FER2013和CK+表情数据集上具有较高的识别准确率。     

融合边缘检测和自注意力的图像修复方法

针对修复后图像边界模糊、图像纹理不清晰、视觉效果差的问题,提出了一种融合边缘检测和自注意力机制的生成式对抗修复模型.通过边缘检测可提取出图像的轮廓信息,避免了修复后边界模糊的问题;利用自注意力机制能够捕获图像全局信息并生成图像精确细节的能力,设计出融合自注意力机制的纹理修复网络.该模型由边缘补全网络和纹理修复网络组成,首先,设计的边缘补全网络对受损图像的边缘进行补全,得到边缘补全图像;其次,利用纹理修复网络联合补全的边缘图像对缺失区域的纹理进行精确修复.在CelebA和Place2两个图像数据集上对本文所建模型进行了训练和测试.实验结果表明:本文所建模型与现有图像修复方法相比,大幅提高了图像修复的精确度,且生成的图像更加逼真.     

基于少样本学习的通用隐写分析方法

近年来,深度学习在图像隐写分析任务中表现出了优越的性能.目前,大多数基于深度学习的图像隐写分析模型为专用型隐写分析模型,只适用于特定的某种隐写术.使用专用隐写分析模型对其他隐写算法的隐写图像进行检测,则需要该隐写算法的大量载密图像作为数据集对模型进行重新训练.但在实际的通用隐写分析任务中,隐写算法的大量载密图像数据集是难以得到的.如何在极少隐写图像样本的情况下训练通用隐写分析模型是一个极大的挑战.对此,受少样本学习领域研究成果的启发,提出了基于转导传播网络的通用隐写分析方法.首先,在已有的少样本学习分类框架上改进了特征提取部分,设计了多尺度特征融合网络,使少样本分类模型能够提取到更多的隐写分析特征,使其可用于基于秘密噪声残差等弱信息的分类任务;其次,针对少样本隐写分析模型难收敛的问题,提出了预训练初始化的方式得到具有先验知识的初始模型;然后,分别训练了频域和空域的少样本通用隐写分析模型,通过自测和交叉测试,结果表明,检测平均准确率在80%以上;接着,在此基础上,采用数据集增强的方式重新训练了频域、空域少样本通用隐写分析模型,使少样本通用隐写分析模型检测准确率与之前相比提高到87%以上;...     

基于空间注意力推理机制的视觉问答算法研究

针对现有基于注意力机制的多模态学习,对文字上下文之间的自我联系和图像目标区域的空间位置关系进行了深入研究。在分析现有注意力网络的基础上,提出使用自注意力模块(self-attention,SA)和空间推理注意力模块(spatial reasoning attention,SRA)对文本信息和图像目标进行映射,最终得到融合特征输出。相较于其他注意力机制,SA和SRA可以更好地将文本信息匹配图像目标区域。模型在VQAv2数据集上进行训练和验证,并在VQAv2数据集上达到了64.01%的准确率。     

深度多尺度融合注意力残差人脸表情识别网络

针对人脸表情呈现方式多样化以及人脸表情识别易受光照、姿势、遮挡等非线性因素影响的问题,提出了一种深度多尺度融合注意力残差网络(deep multi-scale fusion attention residual network, DMFA-ResNet)。该模型基于ResNet-50残差网络,设计了新的注意力残差模块,由7个具有三条支路的注意残差学习单元构成,能够对输入图像进行并行多卷积操作,以获得多尺度特征,同时引入注意力机制,突出重点局部区域,有利于遮挡图像的特征学习。通过在注意力残差模块之间增加过渡层以去除冗余信息,简化网络复杂度,在保证感受野的情况下减少计算量,实现网络抗过拟合效果。在3组数据集上的实验结果表明,本文提出的算法均优于对比的其他先进方法。     

基于多通道注意力机制的人脸替换鉴别

基于深度学习的人脸替换技术取得快速发展,但由DeepFake自动生成的人脸替换图片有可能危害人们的隐私安全。针对DeepFake图片鉴别问题,建立一种基于多通道注意力机制的深度学习鉴别网络模型。将Xception网络作为基础特征提取器,在多通道注意力模块中通过矩阵相乘的思想融合全局和局部的注意力表示,以减少重要信息损失。设计损失函数时添加中心损失,从而提高特征区分度。在训练过程中利用注意力图来引导训练图像的裁剪和去除,以达到数据增强的目的。实验结果表明,相比Xception、B4Att方法,在FaceForensics++数据集上该网络模型对DeepFake的检测精度分别提高0.77和0.45个百分点,在Celeb-DF数据集上分别提高5.30和4.68个百分点。     

基于显著性检测的图像隐写分析方法

针对图像隐写分析难度大、现有的检测模型难以对图像隐写区域进行针对性检测的问题,提出了一种基于显著性检测的图像隐写分析方法.该方法利用显著性检测技术引导隐写分析模型更加关注图像隐写区域的特征.首先,显著性检测模块生成图像的显著性区域;其次,区域筛选模块筛选出与隐写区域重合度较高的显著性图,利用图像融合技术与原始图像进行融...     

用于失配隐写分析的对抗子领域自适应网络

当训练集数据和测试集数据来自不同的载体源时,即在载体源失配的条件下,通常会使一个表现优异的隐写分析器检测准确率下降。在实际应用中,隐写分析人员往往需要处理从互联网上采集的图像。然而,与训练集数据相比,这些可疑图像很可能具有完全不同的捕获和处理历史,导致隐写分析模型可能出现不同程度的检测性能下降,这也是隐写分析工具在现实应用中很难成功部署的原因。为了提高基于深度学习的隐写分析方法的实际应用价值,对测试样本信息加以利用,使用领域自适应方法来解决载体源失配问题,将训练集数据作为源领域,将测试集数据作为目标领域,通过最小化源领域与目标领域之间的特征分布差异来提高隐写分析器在目标领域的检测性能,提出了一种对抗子领域自适应网络（ASAN,adversarial subdomain adaptation network）。一方面从生成特征的角度出发,要求隐写分析模型生成的源领域特征和目标领域特征尽可能相似,使判别器分辨不出特征来自哪一个领域;另一方面从减小域间特征分布差异的角度出发,采用子领域自适应方法来减少相关子领域分布的非期望变化,有效地扩大了载体与载密样本之间的距离,有利于分类精度的提高。通过...     

针对特定测试样本的隐写分析方法

现今主流的图像隐写分析方法主要聚焦于设计检测特征,用以提高通用盲检测（UBD,Universal Blind Detection）模型的检测准确率,这类检测方法与待测图像无关,难以做到精准检测。本文在拥有大数据训练资源的前提下,研究了隐写对图像特征的影响,找出了隐写分析与图像特征之间的重要关系,基于此提出了一种为测试样本选择专用训练集的隐写分析方法。以经典的JPEG隐写算法nsF5和主流的JPEG隐写分析特征（CC-PEV、CC-Chen、CF^*、DCTR和GFR）为例组织实验,结果表明本文方法的检测准确率高于其他同类方法。     

联合多尺度和注意力机制的遥感影像检测

遥感影像中目标的检测问题一直是遥感图像处理领域的热点和难点。传统的检测算法,在解决场景复杂,尺度差异大的目标时性能不高,而使用深度学习很难兼顾遥感目标的准确性和实时性。针对这一问题,设计了一种利用多尺度融合特征检测目标的轻量级网络,并提出一种能够从三个维度上生成像素自适应特征权重的注意力机制帮助提取显著特征,同时采用了最新的优化算法改善模型的性能,在减少计算量的同时保证了检测精度。实验结果表明,该模型MAP@0.5可达0.945,F1可达0.841,检测速度满足实时性要求。     

Steganography algorithms recognition based on match image and deep features verification

Steganography algorithms recognition is a sub-section of steganalysis. Analysis shows when a steganalysis detector trained on one cover source is applied to images from an unseen source, generally the detection performance decreases. To tackle with this problem, this paper proposes a steganalytic scheme for steganography algorithms recognition. For a given testing image, a match image of the testing image is achieved. The match image is generated by performing a Gaussian filtering on the testing image to remove the possible stego signal. Then the match image is embedded in with recognized steganography algorithms. A CNN model trained on a training set is used to extract deep features from testing image and match images. Computing similarity between features with inner product operation or weighted-χ², the final decision is made according to similarity between testing feature and each class of match feature. The proposed scheme can also detect steganography algorithms unknown in training set. Experiments show that, comparing with directly used CNN model, the proposed scheme achieves considerable improvement on testing accuracy when detecting images come from unseen source.     

改进YOLOv5网络的鱼眼图像目标检测算法

针对目标检测算法应用在鱼眼图像数据集上检测精准率低、算法实时性差等问题,提出了在化工场景下利用改进网络YOLOv5进行鱼眼图像中的目标检测算法。由于无公开化工场景鱼眼图像数据集,提出了利用不同类型图像间像素点的坐标关系,将数据集转换为同鱼眼图像具有相同畸变效果的图像。为消除鱼眼图像中有效区域外的冗余信息,将线扫描算法应用到YOLOv5s数据预处理阶段。为在缩减模型的同时保证算法的检测精准率,提出了采用注意力机制scSE和空洞卷积来改进轻量级网络ShuffleNetV2,并利用改进后的轻量级网络代替原YOLOv5s中主特征提取网络。实验结果表明,在实验设置相同的条件下,改进后的算法在模型从27.4 MB缩减到14.2 MB的情况下,检测精准率从97.86%提高到98.46%。