Se cacher à la vue de tous : une attaque physique adverse efficace par patch contre la détection de visages fusionnée visuelle-infrarouge
Auteurs & institutions
Qiucheng Yu
City University of Hong Kong, Hong Kong, China
Tao Ni
King Abdullah University of Science and Technology, Saudi Arabia
Yihe Zhou
City University of Hong Kong, Hong Kong, China
Jiayimei Wang
City University of Hong Kong, Hong Kong, China
Qingchuan Zhao
City University of Hong Kong, Hong Kong, China
Problème traité
Les correctifs précédents s'adaptent mal aux détecteurs fusionnés car l'optimisation pour l'image visible peut entrer en conflit avec la réponse infrarouge, et les motifs visibles sont plus facilement repérables par les personnes ou les systèmes secondaires. VIPatch vise une attaque physiquement réalisable, conjointe et visuellement discrète.
Résultat clé
L'attaque numérique en boîte noire atteint en moyenne un taux de reconnaissance automatique (ASR) de 94,59 % avec les détecteurs visibles et de 97,40 % avec les détecteurs infrarouges. En configuration physique fusionnée, VIPatch atteint un ASR de 97,27 % avec YOLOv8-Face et MTCNN, et de 100 % avec TFW et OpenCV. Son ASR physique visible se maintient à 80,29 % sous un éclairage de 12 000 lux et varie de 92,51 % à 100 % sur les distances testées, de un à trois mètres.
Résumé
Les modèles de détection faciale par fusion visuelle-infrarouge basés sur l'apprentissage profond sont de plus en plus déployés dans un large éventail d'applications, mais restent vulnérables aux attaques par patch adverses. La plupart des attaques existantes ciblent soit l'image visuelle, soit l'image infrarouge seule dans le domaine numérique, ce qui les rend inefficaces contre les modèles fusionnés dans le monde physique. De plus, nombre de ces méthodes sont facilement repérables, car leurs motifs de patch diffèrent sensiblement de ceux observés dans le monde réel. Dans cet article, nous présentons VIPatch (Visual-Infrared Patch), une nouvelle attaque par patch adverse physique qui produit des patchs discrets, réalistes et d'apparence naturelle sur les images faciales. Plus précisément, VIPatch crée un masque à dégradé de couleurs associé à un pansement adhésif sur les images visuelle et infrarouge, et optimise conjointement ces deux éléments ; les patchs numériques obtenus servent ensuite de guide pour la fabrication de leurs équivalents physiques. Les résultats expérimentaux montrent que VIPatch atteint des taux de réussite d'attaque compétitifs (plus de 90 %) dans les domaines numérique et physique, tout en conservant des patchs imperceptibles pour les observateurs humains.
Point de départ de la recherche
La fusion visuelle-infrarouge permet de maintenir la détection faciale opérationnelle en faible luminosité et dans des environnements à température variable, mais la plupart des recherches sur les attaques adverses ne ciblent qu'une seule modalité ou restent numériques. Un système de production doit savoir si un objet d'apparence ordinaire peut supprimer les deux canaux après impression, mise en place, variations d'éclairage et mouvements de caméra.
Méthode
VIPatch optimise conjointement un masque facial à dégradé de couleurs pour le canal visible et un pansement thermique pour le canal infrarouge, puis en fabrique des prototypes physiques. L'évaluation combine plusieurs détecteurs visibles et infrarouges, des transferts en boîte blanche et en boîte noire, ainsi que des tests physiques portant sur l'angle de vision, un éclairage de 200 à 12 000 lux et des distances de un à trois mètres.
À retenir
La détection multispectrale doit être modélisée comme un système couplé, et non comme deux défenses indépendantes. L'attaque présentée ici résulte d'un test d'intrusion plutôt que d'une mesure d'atténuation ; elle fournit néanmoins aux fournisseurs de détecteurs des conditions physiques concrètes, des modèles de transfert et des objectifs de réussite d'attaque permettant d'évaluer la détection des correctifs, les contrôles de cohérence des capteurs et les politiques de repli.