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面向人脸修复篡改检测的大规模数据集

中国图象图形学报 2024年第7期29卷 1834-1848页

作者：李伟黄添强黄丽清郑翱鲲徐超福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350117 福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心福州350117 数字福建大数据安全技术研究所福州350117

目的图像合成方法随着计算机视觉的不断发展和深度学习技术的逐渐成熟为人们的生活带来了丰富的体验。然而,用于传播虚假信息的恶意篡改图像可能对社会造成极大危害,使人们对数字内容在图像媒体中的真实性产生怀疑。面部编辑作为一种... 详细信息

目的图像合成方法随着计算机视觉的不断发展和深度学习技术的逐渐成熟为人们的生活带来了丰富的体验。然而,用于传播虚假信息的恶意篡改图像可能对社会造成极大危害,使人们对数字内容在图像媒体中的真实性产生怀疑。面部编辑作为一种常用的图像篡改手段,通过修改面部的五官信息来伪造人脸。图像修复技术是面部编辑常用的手段之一,使用其进行面部伪造篡改同样为人们的生活带来了很大干扰。为了对此类篡改检测方法的相关研究提供数据支持,本文制作了面向人脸修复篡改检测的大规模数据集。方法具体来说,本文选用了不同质量的源数据集(高质量的人脸图像数据集CelebA-HQ及低质量的人脸视频数据集FF++),通过图像分割方法将面部五官区域分割,最后使用两种基于深度网络的修复方法CTSDG(image inpainting via conditional texture and structure dual generation)和RFR(recurrent feature reasoning for image inpainting)以及一种传统修复方法 SC(struct completion),生成总数量达到60万幅的大规模修复图像数据集。结果实验结果表明,由FF++数据集生成的图像在基准检测网络ResNet-50下的检测精度下降了15%,在Xception-Net网络下检测精度下降了5%。且不同面部部位的检测精度相差较大,其中眼睛部位的检测精度最低,检测精度为0.91。通过泛化性实验表明,同一源数据集生成的数据在不同部位的修复图像间存在一定的泛化性,而不同的源数据制作的数据集间几乎没有泛化性。因此,该数据集也可为修复图像之间的泛化性研究提供研究数据,可以在不同数据集、不同修复方式和不同面部部位生成的图像间进行修复图像的泛化性研究。结论基于图像修复技术的篡改方式在一定程度上可以骗过篡改检测器,对于此类篡改方式的检测方法研究具有现实意义。提供的大型基于修复技术的人脸篡改数据集为该领域的研究提供了新的数据来源,丰富了数据多样性,为深入研究该类型的人脸篡改和检测方法提供了有力的基准。数据集开源地址https://***/s/1-9HIBya9X-geNDe5zcJldw?pwd=thli。

关键词：图像篡改深度学习图像修复数据集基准

基于PatchTracker的对抗补丁防御算法

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网络与信息安全学报 2024年第1期10卷 169-180页

作者：肖镇杰黄诗瑀叶锋黄丽清黄添强福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 数字福建大数据安全技术研究所福建福州350117

基于深度神经网络的目标检测技术已经广泛应用于各领域,然而,通过对抗补丁攻击在图像中添加局部扰动,以此来误导深度神经网络,对基于目标检测技术的视觉系统构成了严重威胁。针对这一问题,利用对抗补丁和图像背景的语义差异性,提出了一... 详细信息

基于深度神经网络的目标检测技术已经广泛应用于各领域,然而,通过对抗补丁攻击在图像中添加局部扰动,以此来误导深度神经网络,对基于目标检测技术的视觉系统构成了严重威胁。针对这一问题,利用对抗补丁和图像背景的语义差异性,提出了一种基于PatchTracker的对抗补丁防御算法,该算法由上游补丁检测器与下游数据增强模块组成。上游补丁检测器使用带有注意力机制的YOLOV5(you only look once-v5)确定对抗补丁所在位置,有助于提高对小尺度对抗补丁的检测精度;将检测区域用合适的像素值覆盖以抹除对抗补丁,上游补丁检测器不仅能够有效降低对抗样本的攻击性,而且不依赖大规模的训练数据;下游数据增强模块通过改进模型训练范式,提高下游目标检测器的鲁棒性;将抹除补丁后的图像输入经过数据增强的下游YOLOV5目标检测模型。在公开的TT100K交通标志数据集上进行了交叉验证,实验表明,与未采取防御措施相比,所提算法能够有效防御多种类型的通用对抗补丁攻击,在检测对抗补丁图像时的mAP(mean average precision)提高65%左右,有效地改善了小尺度对抗补丁的漏检情况。与现有算法比较,所提算法有效提高了神经网络在检测对抗样本时的准确率。此外,所提算法不涉及下游模型结构的修改,具有良好的兼容性。

关键词：深度学习安全对抗攻击与防御对抗补丁目标检测

基于多尺度时空图卷积网络的交通出行需求预测

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计算机应用 2024年第7期44卷 2065-2072页

作者：李欢欢黄添强丁雪梅罗海峰黄丽清福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350108

满足公众高质量出行需求是智能交通系统(ITS)的主要挑战之一。目前,针对公共交通出行需求预测问题,现有模型大多采用固定结构的图描述出行需求的空间相关性,忽略了出行需求在不同尺度下具有不同的空间依赖关系。针对上述问题,提出一种... 详细信息

满足公众高质量出行需求是智能交通系统(ITS)的主要挑战之一。目前,针对公共交通出行需求预测问题,现有模型大多采用固定结构的图描述出行需求的空间相关性,忽略了出行需求在不同尺度下具有不同的空间依赖关系。针对上述问题,提出一种多尺度时空图卷积网络(MSTGCN)模型。该模型首先从全局尺度和局部尺度构建全局需求相似图和局部需求相似图,这2种图可以捕获公共交通出行需求长期内较为稳定的全局特征和短期内动态变化的局部特征。利用图卷积网络(GCN)提取2种图中的全局空间信息和局部空间信息,并引入注意力机制融合两种空间信息。为了拟合时间序列中潜藏的时间依赖关系,利用门控循环单元(GRU)捕捉公共交通需求的时变特征。采用纽约市出租车订单数据集和自行车订单数据集进行实验,结果表明MSTGCN模型在自行车订单数据集上均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和皮尔逊相关系数(PCC)达2.7886、1.7371、0.7992,在出租车订单数据集上RMSE、MAE、PCC达9.5734、5.8612、0.9631。可见,MSTGCN模型可以有效地挖掘公共交通出行需求的多尺度时空特性,对未来公共交通出行需求进行准确预测。

关键词：公共交通出行需求预测图卷积网络时空数据挖掘注意力机制深度学习智能交通系统

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一种气温降尺度的半循环对抗生成网络

福建师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期40卷 87-95页

作者：黎瑞泉翁彬陈家祯黄添强游立军福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 数字福建大数据安全技术研究所福建福州350117 福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心福建福州350117 福建省气象信息中心福建福州350007 福建省灾害天气重点实验室福建福州350007

提出了一种半循环对抗生成降尺度模型,应用于ERA5再分析全球气候地表温度数据在中国及其周边地区的降尺度,该模型引入了重建生成器网络和退化生成器网络,采用对抗损失和半循环损失来优化降尺度结果。通过消融实验验证了该模型的有效性... 详细信息

提出了一种半循环对抗生成降尺度模型,应用于ERA5再分析全球气候地表温度数据在中国及其周边地区的降尺度,该模型引入了重建生成器网络和退化生成器网络,采用对抗损失和半循环损失来优化降尺度结果。通过消融实验验证了该模型的有效性。结果表明,与传统的插值方法以及其他深度学习模型相比,该模型在客观评价指标上有所提高,所生成的地表温度数据细节更加丰富。

关键词：对抗生成网络降尺度深度学习

Prediction of Aerothermal Environment and Heat Transfer for Hypersonic Vehicles with Different Aerodynamic Shapes Based on C++

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Advances in Aerospace Science and Technology 2022年第3期7卷 123-134页

作者： tianqiang huang Guoyi He Qi Wang Nanchang Hangkong University Faculty of Flight Engineering Nanchang China

This research paper discusses constructing a unified framework to develop a full-rate scheme for hypersonic heating calculations. The method uses a flow tracing technique with normal phase vector adjustment in a non-structured delineated grid combined with empirical formulations for convective heat transfer standing and non-standing heat flow engineering. This is done using dev-C++ programming in the C++ language environment. Comparisons of the aerodynamic thermal environment with wind tunnel experimental data for the Space Shuttle and Apollo return capsules and standing point heat transfer measurements for the Fire II return capsule was carried out in the hypersonic Mach number range of 6 - 35 Ma. The tests were carried out on an 11th Gen Intel(R) Core(TM) i5-1135G7 processor with a valuable test time of 45 mins. The agreement is good, but due to the complexity of the space shuttle tail, the measurements are still subject to large errors compared to wind tunnel experiments. A comparison of the measured Fire-II return capsule standing-point heat values with the theory for calculating standing-point heat fluxes simulated using Fay & Riddell and wind tunnel experiments is provided to verify the validity of this procedure for hypersonic vehicle heat transfer prediction. The heat fluxes assessed using this method for different aerodynamic profiles of hypersonic vehicles agree very well with the theoretical solution.

关键词： Hypersonic C++ Aerodynamic Heating Reentry Vehicle Aerodynamic Thermal Environment

Calculation of Aerodynamic Characteristics of Hypersonic Vehicles Based on the Surface Element Method

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Advances in Aerospace Science and Technology 2022年第2期7卷 112-122页

作者： tianqiang huang Guoyi He Qi Wang Nanchang Hangkong University Nanchang China

A program for calculating the aerodynamic properties of hypersonic vehicles based on the surface element method was developed using the general-purpose programming language C++. The calculated values of lift coefficients, drag coefficients, and surface pressure coefficients are discussed with the results of wind tunnel experiments using the HL-20 lift body and the NASA hypersonic aircraft STS Columbia OV-102 as research subjects. Finally, the results of the experimental and wind tunnel studies of the aerodynamic characteristics of the HL-20 lift body at an altitude of 65 km and Mach numbers of 6 and 10 Ma are discussed. The maximum error in the aerodynamic characteristics at 6 Ma does not exceed 3%, consistent with the results. The maximum error at 10 Ma occurs in the 11° - 14° angle of attack and does not exceed 10%, which is still within the error tolerance. The STS results for NASA’s hypersonic aircraft were also tested using this procedure. Experimental aerodynamic data for the Colombian OV-102 aircraft. The results show that the program takes only 10 minutes to calculate the results, with no more than 2% error from the wind tunnel experimental results.

关键词： Surface Element Method Hypersonic Vehicle C++ Aerodynamic Characteristics Engineering Calculations

基于摄像头域内域间合并的无监督行人重识别方法

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计算机研究与发展 2023年第2期60卷 415-425页

作者：陈利文叶锋黄添强黄丽清翁彬徐超胡杰福建师范大学计算机与网络安全学院福州350117 福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心(福建师范大学) 福州350117 数字福建大数据安全技术研究所(福建师范大学) 福州350117

在刑事侦查、智能监控、图像检索等领域,行人重识别一直是研究的热点.由于现有的大部分方法依赖有标注数据集,因此标签的缺乏使得无监督的行人重识别技术变得更具挑战性.为了克服这一问题,提出了一个用于生成可靠伪标签的框架,这些生成... 详细信息

在刑事侦查、智能监控、图像检索等领域,行人重识别一直是研究的热点.由于现有的大部分方法依赖有标注数据集,因此标签的缺乏使得无监督的行人重识别技术变得更具挑战性.为了克服这一问题,提出了一个用于生成可靠伪标签的框架,这些生成标签可以为现有监督行人重识别模型提供监督信号.假设数据集内的大部分图片都满足同一个摄像头拍摄的图片差异主要在于前景(行人)、同一个行人被不同摄像头拍摄到的图片差异主要在于背景.为了消除图片背景带来的差异,首先把数据集中的图片依据摄像头编号分成若干个域,通过计算每个域内的图片间的欧式距离,建立图模型,执行最大团算法寻找最相似的若干个图片并认为它们属于同一个行人;紧接着计算不同摄像头域间的团的相似度,据此进行合并;最终给出全局伪标签.所提的框架无需人为标注数据,以一种无监督的方式运行,并在Market1501和DukeMTMC-ReID数据集上进行实验,实验发现所提方法比其他相关方法具有更高的精度,从而进一步证明了所提方法的有效性.

关键词：行人重识别无监督学习最大团算法伪标签聚类

A thermodynamic perspective on electrode poisoning in solid oxide fuel cells

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第6期31卷 1449-1455页

作者： Kevin huang Department of Mechanical Engineering University of South CarolinaColumbiaUSA

A critical challenge to the commercialization of clean and high-efficiency solid oxide fuel cell(SOFC)technology is the insuf-ficient stack lifespan caused by a variety of degradation mechanisms,which are associated with cell components and chemical *** components related degradation refers to thermal/chemical/electrochemical deterioration of cell materials under operating conditions,whereas the latter regards impurities in feedstocks of oxidant(air)and reductant(fuel).This article provides a thermodynamic perspective on the understanding of the impurities-induced degradation mechanisms in *** discussion focuses on using thermodynamic ana-lysis to elucidate poisoning mechanisms in cathodes by impurity species such as Cr,CO_(2),H_(2)O,and SO_(2) and in the anode by species such as S(or H_(2)S),SiO_(2),and P_(2)(or PH_(3)).The author hopes the presented fundamental insights can provide a theoretical foundation for search-ing for better technical solutions to address the critical degradation challenges.

关键词： impurities air fuel reaction activity

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人脸伪造与检测中的对抗攻防综述

网络与信息安全学报 2023年第4期9卷 1-15页

作者：黄诗瑀叶锋黄添强李伟黄丽清罗海峰福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 数字福建大数据安全技术研究所福建福州350117

人脸伪造和检测是当前的研究热点。通过人脸伪造方法可以制作虚假人脸图像和视频,一些出于恶意目的而将名人虚假视频在社交网络上广泛传播,不仅侵犯了受害者的声誉,而且造成了不良的社会影响,因此需要开发对应的检测方法用于鉴别虚假视... 详细信息

人脸伪造和检测是当前的研究热点。通过人脸伪造方法可以制作虚假人脸图像和视频,一些出于恶意目的而将名人虚假视频在社交网络上广泛传播,不仅侵犯了受害者的声誉,而且造成了不良的社会影响,因此需要开发对应的检测方法用于鉴别虚假视频。近年来,深度学习技术的发展与应用降低了人脸伪造与检测的难度。基于深度学习的人脸伪造方法能生成看起来更加真实的人脸,而基于深度学习的虚假人脸检测方法比传统方法具有更高的准确度。大量研究表明,深度学习模型容易受到对抗样本的影响而导致性能下降。近来在人脸伪造与检测的领域中,出现了一些利用对抗样本进行博弈的工作。原先的博弈模式变得更加复杂,伪造方和检测方在原先方法的基础上,都需要更多考虑对抗安全性。将深度学习方法和对抗样本相结合,是该研究领域未来的趋势。专注于对人脸伪造与检测中的对抗攻防这一领域进行综述。介绍人脸伪造与检测的概念以及目前主流的方法;回顾经典的对抗攻击和防御方法。阐述对抗攻击和防御方法在人脸伪造和检测上的应用,分析目前的研究趋势;总结对抗攻防对人脸伪造和检测带来的挑战,并讨论未来发展方向。

关键词：深度伪造虚假人脸检测对抗样本社交媒体取证