1.基于QPCET水印的双任务级联主动Deepfake检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:水印嵌入;
原始图像 通过嵌入模块 以无监督的方式进行水印嵌入,使用QPCET系数生成带水印的面部图像 ;
将人脸图像输入到混合攻击模块,模拟真实的世界中的常规攻击和伪造攻击,得到常规攻击水印图像 和伪造攻击水印图像 ;
S2:水印提取;常规攻击水印图像 和伪造攻击水印图像 被输入到DTCD框架中进行联合学习;
所述S2的具体步骤为:
S21:为保证水印检测器能够适应这些攻击,引入一个常规攻击模块来模拟它们,对水印图像 进行不同的常规攻击,得到攻击后的水印图像 ,进一步使用随机的Deepfake技术进行伪造,以产生伪造攻击水印图像 ;
S22:常规攻击水印图像 和伪造攻击水印图像 被输入到DTCD框架中,在解码器 头部,使用全连接层来提取水印信息,表示为 ,其中 和 分别表示从和 提取的水印信息,在鉴别器 头部,分类层将解码的特征转换为最终的二进制分类结果,表示为 ,其中 和 分别表示 和 上的分类结果;
S23:将水印嵌入到图像的内切圆中,为提高解码器提取水印的准确性和效率,提出一个SAM‑WD模块,采用具有通道 和大小 的输入特征图 ;
通过自注意机制的三个卷积层生成 和 ;
计算注意力分数并利用softmax函数获得权重图 :(5);
将图像像素 到特征图中心 的距离定义为,使用高斯函数 来生成注意力图 ,如下所示:(6);
其中: 为控制权重的衰退范围;
半径 表示非衰退区域的大小;
当 时, 光滑衰减到0;
因此,SAM‑WD后得到的加权特征图 可表示为: (7);
其中: 表示逐元素乘法运算;
在获得加权特征图 之后,将其与由SE Block处理的特征图连接,解码器 在进入全连接层之前继续通过卷积层,从而产生提取的水印信息,对于鉴别器 ,该过程涉及卷积,然后是平坦化,其直接馈送到线性分类层以产生分类结果,为了优化算法,采用EMA将解码器的参数传播到鉴别器 ,从而实现从水印提取到伪造检测的知识提取,具体地说,这两个网络共享一个共同的头部,允许来自解码器 头部的参数传播到鉴别器 头部,表示为:(8);
其中: 和 分别表示解码器 和鉴别器 的网络参数;
是用于控制 重要性的超参数, ;
S3:优化鉴别器 与解码器 ;
QPCET是一种优秀的四元数正交矩,具有出色的彩色图像表示能力,由于任何两个四元数之间的乘法的非交换性质,彩色图像 的QPCET有两种形式,即左QPCET和右QPCET:(1);
(2);
其中: 和 分别为左右侧QPECT;
为阶数, ;
为重复度, ;
为径向基函数 的共轭复数;
通过其正交的特性,可利用有限的QPECT系数来重构原始彩色图像:(3);
其中: 为原始彩色人脸图像;
为大小 的二值图像, ;
嵌入水印模块 具体过程如下:
S11:按式(1)计算最大阶数为 、最大重复度为 的彩色人脸图像 的QPCET,可得到个系数, ;
S12:按照精确矩选取规则在上述系数中筛选出精确的系数集合 使用密钥 从精确系数集 中随机选择 个精确的QPCET系数 ,然后使用量化嵌入方法将水印信息嵌入到QPCET系数幅值中,量化公式如下: (4);
其中: ;
为嵌入水印之后QPCET系数;
为取余函数;
为计算幅值;
为四舍五入函数;
为量化步长, ;
S13:分别将 和 通过公式(3)进行重构得到图像 和 ,最后可得到含水印的图像。
2.根据权利要求1所述的基于QPCET水印的双任务级联主动Deepfake检测方法,其特征在于:在优化目标时,使用三个损失函数优化模型:提取损失,三元损失和鉴别损失;
S31:提取损失,对于水印提取器,使用像素级均方误差损失来约束模型,确保提取的水印和原始水印之间的最大相似性,假设从常规攻击水印图像 提取的水印信息被表示为,从用伪造攻击的水印图像 提取的水印信息被表示为 ,则提取损失用以下形式表示:(9);
其中: 为原始水印;
为用于防止过拟合的超参数, ;
S32:三元损失,将三元损失引入解码器 中,以增强网络区分正样本 和负样本 的能力;
(10);
其中: 表示锚点,允许增加锚和负样本之间的距离,同时减小到正样本的距离,;
S33:鉴别损失,EMA优化和交叉熵损失优化过程在同一方向上对齐,除通过EMA更新进行优化外,还采用交叉熵损失来促进其二分类: (11);
其中: 表示人脸的标签,0代表为真,1代表为假;
表示鉴别器预测出的结果;
S34:通过联合优化式9至11,水印提取的总损失函数可表示如下:(12);
其中: 和 为控制损失函数权重的超参数, , 。
3.根据权利要求1所述的基于QPCET水印的双任务级联主动Deepfake检测方法,其特征在于:DTCD由解码器 和鉴别器 组成,分别执行水印提取和Deepfake检测,在解码器 和鉴别器 的第一跳连接处引入了新的SAM‑WD模块。