面向人脸属性编辑的三阶段对抗扰动生成主动防御算法

针对恶意人脸属性编辑行为,基于取证的被动防御技术只能对篡改行为进行取证并不能防止其产生,从而难以消除恶意篡改行为已经造成的损失.因此,主动防御技术应运而生,其可以破坏属性编辑的输出从而避免人脸被篡改使用.然而,现有两阶段训练人脸篡改主动防御框架存在迁移性和扰动鲁棒性不足的问题,为此本文通过优化两阶段训练架构及损失函数和引入一个辅助分类器,提出一种三阶段对抗扰动主动防御框架.本文首先修改两阶段训练架构中的代理目标模型并基于此设计了训练扰动生成器的属性编辑损失,以提升代理模型的重建性能和属性约束能力,从而减少对代理模型的过拟合;其次,在训练阶段引入辅助分类器对代理模型提取的编码后特征进行源属性分类并基于此设计训练扰动生成器的辅助分类器损失,从而将原本的两阶段交替训练改为代理目标模型、辅助分类器和扰动生成器的三阶段交替训练,期望通过对抗攻击辅助分类器以促进对篡改模型的主动防御;最后,在扰动生成器的训练中,引入攻击层以促进对抗扰动对滤波和JPEG压缩的鲁棒性.实验结果验证,本文提出的框架能够比现有框架更好地将主动防御从白盒的代理目标模型迁移到黑盒的属性编辑模型,黑盒性能提升16.17%,且生成的对抗扰动较基线算法具有更强的鲁棒性,针对JPEG压缩的性能(PSNR)提升13.91%,针对高斯滤波提升17.76%.

注意力融合双流特征的局部GAN生成人脸检测算法

为解决现有局部生成式对抗网络(GAN)生成人脸检测算法在检测经过后处理的图像时性能严重下降的问题,提出一种注意力融合双流特征的局部GAN生成人脸检测算法.该算法利用双流网络分别从RGB颜色空间和YCbCr颜色空间中提取鲁棒特征,并引入注意力特征融合模块在不同网络层上融合双流特征以获得更鲁棒的特征.同时采用多层次特征融合决策提高网络对局部生成区域特征的提取和辨别能力.实验结果表明,所提算法的鲁棒性优于现有算法,尤其是针对JPEG压缩和双边滤波后处理.在FFHQ+规则子集上与次优算法相比,该算法在3种强度的JPEG压缩和双边滤波上的平均准确率分别提高了1.88%和2.64%;在FFHQ+不规则子集上与次优算法相比,该算法在3种强度的JPEG压缩和双边滤波上的平均准确率分别提高了2.85%和1.60%.

具有隐私保护特性的深度伪造人脸检测模型

现有伪脸检测研究都是在明文条件下开展,而人脸图像具有重要的隐私性.因此,基于加性秘密分享框架,提出一种具有隐私保护特性的深度伪造人脸图像检测模型.首先在现有基础运算协议的基础上,构建4个安全通信协议,并通过理论分析证明了它们的安全性和正确性;然后使用不共谋的双服务器构建一个类明文的环境,在构建的安全通信协议支持下,双服务器中预训练好的ResNet50模型交互协同计算;最后综合双服务器的运算结果,在不暴露输入的情况下实现安全伪脸检测.在公开数据集FaceForensics++,Celeb-DF和DFDC上的实验结果表明,所提模型能够在实现支持隐私保护的前提下,与明文条件下的ResNet50模型准确率保持一致;所提出的隐私保护模型也适用于ResNet50之外的其他明文SOTA伪脸检测模型,如Xception和EfficientNet-B0等.

基于彩色图像四元数表示的彩色人脸识别

为了更有效地利用彩色人脸的色彩信息进行识别,提出了一种新的基于彩色图像四元数表示的算法.首先基于彩色图像四元数表示和四元数代数理论定义了四元数伪Zernike矩(Quaternion pseudo-Zernike moments,QPZMs),将传统的主要处理灰度图像的伪Zernike矩(Pseudo-Zernike moments,PZMs)推广应用于彩色图像,然后基于QPZMs构造了彩色人脸图像针对旋转、缩放和平移(Rotation,scaling,and translation,RST)变换的四元数值不变量,最后结合这些鲁棒的不变量特征和四元数BP神经网络(Quaternion back propagation neural network,QBPNN)分类器进行彩色人脸识别.实验结果表明,与现有基于四元数的算法比较,本文算法在表情、光照、位置等变化方面具有更强的鲁棒性.

四元数调制重叠变换及其在双彩色图像数字水印中的应用

为了整体处理彩色图像,基于四元数彩色图像表示方法和四元数代数理论,定义了四元数调制重叠变换(MQLT),将传统的主要针对灰度图像的复数调制重叠变换(MCLT)推广应用于彩色图像处理中.然后,通过建立MQLT系数与彩色图像三通道传统MCLT系数之间的关系,分析了MQLT系数的对称特性,并基于MQLT变换及其系数对称特性,结合Arnold变换和冗余嵌入策略,提出了一种鲁棒的双彩色图像盲水印算法.为了避免水印能量损失,修改系数嵌入水印时遵循了系数的对称性.所提算法充分利用了四维频域空间,将有意义的彩色水印嵌入到彩色载体图像中.实验结果表明,所提算法在不可见性和鲁棒性2个方面均明显优于采用传统三通道分别处理思想的MCLT算法.

基于分数阶四元数傅里叶变换和遗传算法的彩色图像自适应水印算法

基于分数阶四元数傅里叶变换(Fr QFT)和遗传算法,提出了一种新的彩色图像自适应水印算法.首先,依据直接从彩色载体图像提取的纹理、边缘和色调掩蔽特性,将图像块分为3种不同类型;不同类型块采用不同的Richard逻辑曲线确定水印嵌入强度,并采用遗传算法从不可见性和鲁棒性2个方面优化各Richard逻辑曲线参数;最后,根据由优化的Richard逻辑曲线确定的自适应水印嵌入强度,通过量化索引调制算法和冗余嵌入策略将水印自适应嵌入到彩色载体图像的Fr QFT系数中.实验测试结果表明,所提算法在不可见性和鲁棒性2个方面均优于现有传统算法和基于四元数的算法.

一种融合二值边缘特征和灰度特征的人脸识别方法

光照变化是影响现有人脸识别算法性能的主要因素之一.基于边缘特征的方法能获得较好的光照鲁棒性,且易于实现,但它对表情变化的鲁棒性较差.本文提出了一种融合二值边缘特征和灰度特征的人脸识别方法,并首次将二阶互信息相似性测度引入人脸识别中.在AR图像集和Yale图像集上的实验表明,本方法对含有光照变化和表情变化的图像能获得比现有其它方法更好的总体识别率,具有较好的实用价值.

基于四元数表示的彩色图像泊松噪声去噪

为了整体处理彩色图像,提出了一种基于四元数的去除泊松噪声的加权平均滤波器.首先,基于彩色图像四元数表示法,将一幅彩色图像表示为一个纯四元数矩阵,并利用四元数代数理论定义了重建图像和原始图像之间的四元数均方误差;然后,结合非局部均值滤波的基本思想,采用拉格朗日乘数法推导出使QMSE紧上界最小的加权系数;最后,基于这些最优加权系数,对四元数表示的像素值进行加权平均,构造出四元数最优权值非局部均值滤波器,并将其应用于彩色图像泊松噪声去噪.针对常用标准图像的对比实验结果表明,所提的滤波器优于现有的四元数滤波器以及传统的基于向量方法的滤波器和基于分量独立处理方法的滤波器.

基于阈值和B样条插值的MR图像增强算法

提出了利用双门限分割灰度级后再进行三次B样条插值非线性变换的MR图像增强算法,将图像灰度级按两个灰度阈值分割为目标区、过渡区、背景区,对这三个不同的区域采用不同的灰度变换方法。在徐军等提出的对比度和目标细节评价标准基础上,提出了一个新的图像质量客观评价标准来评价图像质量。该客观标准可以动态调节对比度和细节的权重参数!,具有交互性。通过寻求该标准最优时的三次B样条插值非线性变换来增强MR图像。实验表明,和目前主要的灰度图像增强算法相比,用该算法增强后的图像不仅提高了图像对比度,也加强了目标的细节,而且具有交互性,特别适合于MR图像处理。

改进的基于二阶互信息的配准技术

着重分析讨论了灰度级别、邻域信息对基于二阶互信息的配准技术的影响,通过实验分析得到在PV插值基础上最佳的灰度级别、邻域信息,从而改进了基于二阶互信息的配准技术,并借助分析噪声对配准的影响来解释相关结论。

基于分数阶四元数Zernike矩和改进PatchMatch算法的有效复制-粘贴篡改检测算法（英文）

提出一种有效检测复制-粘贴伪造的算法.在该算法中,首先,采用可靠的基于顺序统计的近似最近邻搜索算法(ROSANNA)改进PatchMatch算法的传播过程;然后,从彩色篡改图像中提取分数阶四元数Zernike矩(FrQZMs)特征;最后,采用改进的PatchMatch算法对提取的FrQZMs特征进行匹配.在2个公开数据集(FAU和GRIP数据集)上的实验结果表明,所提出的算法较现有算法不仅在客观标准F值上还是在视觉上均表现更优.此外,所提算法对于一些攻击具有较好的鲁棒性,比如加性高斯白噪声、JPEG压缩、旋转和缩放攻击.

基于分割和累积指数变换的MR图像增强算法

文章提出了一种MR图像增强的新算法。首先由多阈值分割算法将图像分割为不同的区域,然后统计出各区域的灰度均值和方差,由这两个特征构造各区域的累积指数非线性变换,并分别对相应区域进行增强。实验表明,用该算法增强后的MR图像在视觉上增强了图像对比度,加强目标的细节,还可以去除部分噪声,在实现上缩短了CPU时间。

《计算机图形学》教学改革初探

本文围绕当前《计算机图形学》课程教学中存在的问题,从教学方式、实例教学以及实践教学三方面给出了较为具体的改革措施。从笔者平时的教学情况看,这些改革措施有利于激发学生的学习热情和提高学生的学习效率。

改进混合策略的多分辨率3D医学图像配准

基于混合策略的多分辨率算法是当前3D医学图像刚体配准中普遍采用的方法,不过其仅仅是优化算法的混合。通过研究不同分辨率对一阶互信息(常称为互信息)和二阶互信息配准的影响,在二级多分辨率策略的配准中,各级采用相对更适合的相似性测度,提出了混合优化算法和混合测度的改进算法。实验表明,改进算法在配准精度上达到了亚体素级,且明显优于基于单一测度的算法,在配准速度上远远快于基于二阶互信息单一测度的算法,略慢于基于一阶互信息单一测度的算法。

基于四元数的强泛化性GAN生成人脸检测算法

基于生成式对抗网络(generative adversarial network,GAN)模型生成的逼真人脸图像给司法、刑侦、名誉保护等带来了挑战.因此,基于四元数提出一种具有强泛化性的GAN生成人脸检测算法,其由GAN噪声指纹提取模块与分类模块组成.GAN噪声指纹提取模块采用孪生四元数U-Net提取噪声指纹特征;分类模块基于提取的噪声指纹特征采用四元数ResNet区分真实人脸和生成人脸;使用基于距离的逻辑回归损失函数和交叉熵损失函数对参数进行寻优.采用公开的自然人脸数据集CelebA进行实验,基于其利用多种GAN模型得到不同生成人脸数据集.4组消融实验验证了该算法在4个方面的改进的有效性.一种GAN生成人脸数据训练多种GAN测试的结果以及鲁棒性实验结果表明,所提算法比对比算法具有更强的泛化性以及较好的抵抗JPEG攻击的鲁棒性.

改进型支持度函数的WSN水质监测数据融合方法

无线传感网络已被广泛应用到水质监测领域中,针对水质监测中对传感器数据高精度的要求,该研究提出一种基于支持度函数的数据融合算法。首先,对各传感器采集的数据进行一致性检测,保证数据的准确性;其次,采用改进的动态时间弯曲距离(Improved Dynamic Time Warping Distance,IDTW)对支持度函数(Support Function,SF)进行优化,实现水质参数时间序列数据间的互支持度计算;最后,通过加权算法完成数据的融合过程,实现错误数据的校正,获得高质量融合数据。该算法在水质监测平台中进行了试验,结果表明,IDTW-SF融合算法的平均绝对误差值为0.2792%,融合精度较其他对比算法更高,且运行速度较快。IDTW-SF支持度融合算法能够有效弥补现有水质监测系统数据采集准确率低、效率低等缺陷,基于此方法的水质监测系统提高了溶解氧数据准确率,在降低水产养殖风险,提高养殖效率等方面发挥重要作用。

基于四维四元数频域的彩色图像双重水印算法

针对现有基于四元数离散傅里叶变换(QDFT)的算法没有充分利用QDFT的四维系数空间、没有嵌入非彩色水印图像和存在水印能量损失等不足,提出了一种彩色图像盲双重水印算法,并用其将有意义的彩色和二值双重水印嵌入到QDFT频域系数的4个分量中。采用单位纯四元数k,首先建立了QDFT系数各分量与彩色图像三通道传统离散傅里叶变换(DFT)之间的关系,然后给出了修改系数嵌入水印需保持的对称性,最后结合QDFT、Arnold变换和冗余嵌入策略进行水印嵌入和提取。实验结果表明:本文算法能较好地平衡不可见性和鲁棒性。

基于分数阶四元数傅里叶变换的彩色图像自适应水印算法

针对现有一些彩色图像自适应水印算法在自适应过程中未充分考虑色彩信息或者在嵌入过程中未考虑彩色载体图像分量的整体性等不足,该文提出一种基于分数阶四元数傅里叶变换(Fr QFT)的彩色图像自适应数字水印算法。首先利用人类视觉系统(HVS)提取彩色载体图像块的纹理、边缘和色调掩蔽特性,并依据这些特性对适合嵌入图像块自适应分配嵌入强度,然后在Fr QFT域以自适应强度采用量化索引调制算法和冗余嵌入策略嵌入水印。实验结果表明,该算法优于现有的基于四元数傅里叶变换(QFT)的算法以及基于分数阶傅里叶变换(Fr FT)的算法,具有较好的不可见性和鲁棒性。

日气温多元时间序列局部支持向量回归预测

气温预报是天气预报的重要因素之一,但大气系统是一个复杂的非线性系统,要提高预报精度,需要探索新的预报方法。研究一种多元时间序列局部支持向量回归的日气温预测方法,以日最高、最低气温为例,使用C-C方法和最小预测误差法构造日最高、最低气温的多元时间序列,将分段提取最近邻点的方法应用于局部支持向量回归,建立提前1天的每日最高、最低气温局部预测模型。以中国753站资料包中的数据进行仿真实验,与欧氏距离提取最近邻点相比,分段提取最近邻点的方法能有效提高日气温的预测精度。多元时间序列局部预测模型在日气温的短期预测(10天以内)上比单元时间序列有着更好的应用价值。

复杂环境下语音增强的复平面谱减法

为了降低复杂环境中存在的各类噪声,消除噪声给语音识别及说话人识别等系统在军事自动指挥及控制领域等的应用中带来的影响,设计了一种新的谱减法。针对传统谱减法在语音增强过程中的原始语音和噪声信号相差为0的错误假设,提出一种基于复平面的、考虑纯净语音与噪声及带噪语音之间相位差信息的改进谱减法,对增益函数进行修正。经过复杂的战场仿真环境测试表明,该方法性能较好,在低信噪比的环境下性能更优。对于输入信噪比为5 dB的带噪语音,经复平面谱减法去噪后,输出信噪比为12.21 dB,比传统谱减法提高了2.1 dB。