Face recognition models embed a face image into a low-dimensional identity vector containing abstract encodings of identity-specific facial features that allow individuals to be distinguished from one another. We tackle the challenging task of inverting the latent space of pre-trained face recognition models without full model access (i.e. black-box setting). A variety of methods have been proposed in literature for this task, but they have serious shortcomings such as a lack of realistic outputs, long inference times, and strong requirements for the data set and accessibility of the face recognition model. Through an analysis of the black-box inversion problem, we show that the conditional diffusion model loss naturally emerges and that we can effectively sample from the inverse distribution even without an identity-specific loss. Our method, named identity denoising diffusion probabilistic model (ID3PM), leverages the stochastic nature of the denoising diffusion process to produce high-quality, identity-preserving face images with various backgrounds, lighting, poses, and expressions. We demonstrate state-of-the-art performance in terms of identity preservation and diversity both qualitatively and quantitatively. Our method is the first black-box face recognition model inversion method that offers intuitive control over the generation process and does not suffer from any of the common shortcomings from competing methods.


翻译:人脸识别模型将人脸图像嵌入到低维身份向量中,该向量包含身份特异性面部特征的抽象编码,使得个体之间能够相互区分。我们解决了在无完整模型访问权限(即黑盒设置)的情况下,对预训练人脸识别模型的潜在空间进行反演这一具有挑战性的任务。现有文献中提出了多种方法来解决此问题,但这些方法存在严重缺陷,例如缺乏逼真的输出、推理时间过长,以及对数据集和人脸识别模型的可访问性有强烈要求。通过对黑盒反演问题的分析,我们证明了条件扩散模型损失的自然出现,并且即使没有身份特异性损失,也能有效地从反演分布中采样。我们的方法名为身份去噪扩散概率模型(ID3PM),它利用去噪扩散过程的随机性,生成具有不同背景、光照、姿态和表情的高质量、身份保持的人脸图像。我们在身份保持和多样性方面,无论是定性还是定量分析,均展示了最先进的性能。我们的方法是首个提供对生成过程直观控制,且不受竞争方法常见缺陷影响的黑盒人脸识别模型反演方法。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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