[发明专利]一种基于融合变异的图像对抗样本生成方法

权利要求书

1.一种基于融合变异的图像对抗样本生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取原始图像与干扰图像；

(2)分别建立原始图像与干扰图像的高斯金字塔，在高斯金字塔的运算过程中，用高斯金字塔的每一层图像减去其上一层图像上采样并高斯卷积之后的重构图像，得到每一层损失信息，建立拉普拉斯金字塔存储这些损失信息；

(3)提取生成的两个高斯金字塔顶层的图像，用像素选择函数对两个图像进行融合；

(4)对融合后的图像进行上采样操作，再加上相应层次的原始图片拉普拉斯金字塔中的损失信息，重复进行上述操作，最终得到一个与原始图像相同大小的变异图像，形成图像对抗样本。

2.根据权利要求1所述的基于融合变异的图像对抗样本生成方法，其特征在于，所述步骤(2)中高斯金字塔的建立包括：将原图视为第1层图像，对第N层图像G(N)进行高斯内核卷积，再进行下采样，得到第N+1层图像G(N+1)，G(N+1)的长与宽均为G(N)的1/2，则G(N+1)尺寸为G(N)尺寸的1/4，G(1)，G(2)……G(N)组成高斯金字塔。

3.根据权利要求2所述的基于融合变异的图像对抗样本生成方法，其特征在于，所述步骤(2)中建立拉普拉斯金字塔包括：对G(N+1)层图像进行上采样，得到与G(N)的尺寸相同的T(N)，计算T(N)与G(N)的差L(N)，L(1)，L(2)……L(N)组成拉普拉斯金字塔。

4.根据权利要求3所述的基于融合变异的图像对抗样本生成方法，其特征在于，所述对G(N+1)层图像进行上采样，得到与G(N)的尺寸相同的T(N)具体包括：对G(N+1)层图像，在每一列的右边新增一列，每一行的下边新增一行，新增的行列以0填充，使用先前下采样时的高斯核进行卷积后利用线性插值法得到与G(N)的尺寸相同的T(N)。

5.根据权利要求1所述的基于融合变异的图像对抗样本生成方法，其特征在于，所述步骤(3)中用像素选择函数对两个图像进行融合包括：

记原始图像的高斯金字塔顶层图像为G_原(s)，干扰图像的高斯金字塔顶层图像为G_扰(s)，根据如下公式对两个图像进行组合：

G_融(s)＝τ(ρ，G_原(s))+τ((1-ρ)，G_扰(s))

其中，G_融(s)为融合后的图像，G_融(s)[i，j]表示了G_融(s)的第i行，第j列的像素点，τ(ρ，G)表示从G中按高斯分布随机挑选像素点，ρ∈[0，1]是一个比例因子，表示所提取像素个数占全部像素的百分比，且随机挑选的像素点位置不能重复。

6.根据权利要求5所述的基于融合变异的图像对抗样本生成方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：使用如下公式从G_融(s)得到G_融(s-1)：

G_融(s-1)＝σ(G_融(s)+L_原(s))

其中L_原(s)为原始图像拉普拉斯金字塔第s层的损失信息，σ(G+L)表示将G与L逐像素相加，并对255取模，得到中间图像TMP(s)，在TMP(s)偶数行和列插入0，公式如下：

之后对TMP^*(m，n)用下采样时使用的高斯核滤波，得到G_融(s-1)，其中m，n分别表示像素的行坐标和列坐标；

重复上述操作，最终得到G_融(1)，即为产生的图像对抗样本。