Deep Neural Networks (DNNs) for 3D point cloud recognition are vulnerable to adversarial examples, threatening their practical deployment. Despite the many research endeavors have been made to tackle this issue in recent years, the diversity of adversarial examples on 3D point clouds makes them more challenging to defend against than those on 2D images. For examples, attackers can generate adversarial examples by adding, shifting, or removing points. Consequently, existing defense strategies are hard to counter unseen point cloud adversarial examples. In this paper, we first establish a comprehensive, and rigorous point cloud adversarial robustness benchmark to evaluate adversarial robustness, which can provide a detailed understanding of the effects of the defense and attack methods. We then collect existing defense tricks in point cloud adversarial defenses and then perform extensive and systematic experiments to identify an effective combination of these tricks. Furthermore, we propose a hybrid training augmentation methods that consider various types of point cloud adversarial examples to adversarial training, significantly improving the adversarial robustness. By combining these tricks, we construct a more robust defense framework achieving an average accuracy of 83.45\% against various attacks, demonstrating its capability to enabling robust learners. Our codebase are open-sourced on: \url{https://github.com/qiufan319/benchmark_pc_attack.git}.


翻译:深度神经网络(DNN)在三维点云识别中易受对抗样本攻击,威胁其实际部署。近年来,尽管已有大量研究致力于解决该问题,但三维点云对抗样本的多样性(例如,攻击者可通过增加、移动或移除点来生成对抗样本)使其比二维图像对抗样本更难以防御。因此,现有防御策略难以应对未见过的点云对抗样本。本文首先建立了一个全面且严谨的点云对抗鲁棒性基准测试框架,用于评估对抗鲁棒性,从而深入理解防御与攻击方法的效果。随后,我们收集了现有的点云对抗防御技巧,并通过大规模系统实验确定这些技巧的有效组合。此外,我们提出了一种混合训练增强方法,将多种类型的点云对抗样本纳入对抗训练,显著提升了对抗鲁棒性。通过整合上述技巧,我们构建了一个更鲁棒的防御框架,在多种攻击下平均准确率达到83.45%,验证了其实现鲁棒学习的能力。我们的代码已在 \url{https://github.com/qiufan319/benchmark_pc_attack.git} 开源。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员