融合残差密集块自注意力机制和生成对抗网络的对抗攻击防御模型

摘要：

神经网络在图像分类任务上表现优异,但它极易受添加微小扰动的对抗样本的影响,输出错误的分类结果;而目前防御方法存在图像特征提取能力不足、对图像关键区域特征关注较少的问题.针对这些问题,提出了一种融合残差密集块(RDB)自注意力机制和生成对抗网络(GAN)的攻击防御模型——RD-SA-DefGAN.该模型将GAN和投影梯度下降(PGD)攻击算法相结合,吸收PGD攻击算法生成的对抗样本进入训练样本扩充训练集,辅以条件约束稳定模型的训练过程.该模型添加了残差密集块和自注意力机制,在充分提取特征的同时,增大了关键区域特征对分类任务的贡献度.在CIFAR10、STL10和ImageNet20数据集上的实验结果表明,RD-SA-DefGAN能对对抗攻击实施有效防御,在抵御PGD对抗攻击上优于Adv.Training、Adv-BNN、Rob-GAN等防御方法.相较于结构最近似的Rob-GAN,在CIFAR10数据集上,RD-SA-DefGAN在扰动阈值为0.015～0.070时,防御成功率提升了5.0～9.1个百分点.

关键词：生成对抗网络、对抗攻击、残差密集块、自注意力机制、防御模型

所属期刊栏目：42

分类号：TP181(自动化基础理论)

资助基金：江苏省自然科学基金资助项目BK20180696

在线出版日期：2022-04-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：921-929