拥有一件隐身衣,是很多小说、电影里的桥段,也是许多孩子的梦想。科技,总会帮人类圆梦。11月27日,“华为杯”第一届中国研究生网络安全创新大赛落幕,武汉大学获一等奖5项,获奖数居全国高校首位。极目新闻记者注意到,武大获奖项目中有一项名为“InvisDefense隐身衣”。
它真能让人隐身?先别太激动!和隐身战斗机只是让雷达看不到一样,这套“隐身衣”对付的是机器识别,而非肉眼。
“InvisDefense隐身衣”示意图
用算法来对抗算法
武大官方新闻上是这样介绍“InvisDefense隐身衣”的:InvisDefense提供全天候的隐身防御。白天场景,特制的迷彩图案有效地干扰视觉神经网络,使其失明。夜间场景,InvisDefense在衣服内部嵌入温控材料,实现在热红外成像下的隐身,可在机器视觉下隐身用以保护人身安全。
内容不长,但一般人可能看不大懂,“不明觉厉”。
“视觉神经网络指的是人工智能识别,而不是人类的肉眼识别。比如现在很多视频监控设备都有行人检测功能,智能汽车也可以识别行人、道路、障碍。”InvisDefense研发团队指导教师、武汉大学计算机学院教授王正解释。
穿着“隐身”改进图案的衣服(左)未被监控识别
王正说,人们都知道,穿上迷彩服可以帮助自己不容易被人看到,但计算机视觉还是可以很容易地识别,因为它是靠算法“看见”。于是,研究计算机视觉的王正想到,通过新的算法来设计一种迷彩纹路,让目前常用的行人检测的方法失效,“通俗地说就是,摄像头可以拍到你,但判断不出你是人类。”
对于夜间模式,目前计算机视觉常用的是红外热成像来判断。与之对抗的办法是在“隐身衣”内装一些温控装置,有的是提高温度,有的是降低温度,使计算机难以通过热成像图案判断出人。
七百次失败终成功
从2020年海外留学期间产生初步想法后,王正一直在做这方面的理论研究。将理论变为现实的,是他带的研究生团队:武大计算机学院博士生卫慧、国家网络安全学院硕士生李柱波、戴书钰,以及经济与管理学院硕士生菅泽华。
“珞珈山AIMM小队”团队成员
卫慧介绍,他从2021年开始跟着导师做“隐身衣”研究,今年8月开始组队备战这次比赛。负责核心算法和设计的他介绍,想要实现“隐身衣”的理论并不容易,“首先要解决的是一种平衡,比如说,你拿着一个大色块挡在身前,确实可以骗过摄像头,但骗不过人眼,反而会特别显眼。所以,我们要通过算法设计出最不‘显眼’却能让计算机视觉失效的图案。”
算法框架示意图
为了找到这种平衡,团队成员不断通过电脑模拟,3个月内经历了近七百次失败,才取得理想的结果。“有时候电脑模拟成功了,我们把图案打印出来在现实环境中测试,又发现不行,就得继续改进。”卫慧说,为此团队成员相互配合,顶住了巨大的压力。
三维重建示意图
另一个难点是实现昼夜兼容。团队的目标就是找到成本最经济的方案,因此一开始试验的是暖宝宝和降温贴。改变局部温度后,还要计算出怎样的排列方式,能成功干扰计算机视觉识别。通过团队的测试视频可以看到,最终只需要在上衣内装上4处不规则形状的温控装置,就可以让红外成像识别“失明”。