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AI核身-金融场景凭证篡改检测Baseline实践

article 2024/10/19 1:34:23

金融领域交互式自证业务中涵盖信用成长、用户开户、商家入驻、职业认证、商户解限等多种应用场景，通常都需要用户提交一定的材料（即凭证）用于证明资产收入信息、身份信息、所有权信息、交易信息、资质信息等，而凭证的真实性一直是困扰金融场景自动化审核的一大难题。随着数字媒体编辑技术的发展，越来越多的AI手段和工具能够轻易对凭证材料进行篡改，大量的黑产团伙也逐渐掌握PS、AIGC等工具制作逼真的凭证样本，并对金融审核带来巨大挑战。
为此，开设AI核身-金融凭证篡改检测赛道。将会发布大规模的凭证篡改数据集，参赛队伍在给定的大规模篡改数据集上进行模型研发，同时给出对应的测试集用于评估算法模型的有效性。

赛事地址： https://tianchi.aliyun.com/competition/entrance/532267/introduction

在本任务中，要求参赛者设计算法，找出凭证图像中的被篡改的区域。

数据集

本次比赛将发布超大规模自研光鉴凭证数据集，该数据集整合了大量开源的图像数据和内部的业务数据。数据的构建方式为在原始图像数据上针对文字区域采用copy move，splicing，removal，局部AIGC等方式进行数字篡改编辑。
模型的泛化性也将是此次比赛重要的衡量指标，因此本次的测试集将比训练集包含更多的凭证类型和篡改编辑手法。

数据集格式如下：

训练集数据总量为100w，提供篡改后的凭证图像及其对应的篡改位置标注，标注文件以csv格式给出，csv文件中包括两列，内容示例如下：

Path	Polygon
9/9082eccbddd7077bc8288bdd7773d464.jpg	[[[143, 359], [432, 359], [437, 423], [141, 427]]]

测试集分为A榜和B榜，分别包含10w测试数据。测试集中数据格式与训练集中一致，但不包含标注文件。

评价指标

采用Micro-F1作为评价指标，该分数越高表示排名越靠前。每个选手提交的文件中都包含了id和对应的region，我们的评分规则是基于这两个字段进行计算的。首先，我们会判断选手提交结果中的id是否和标签一致，请避免出现遗漏或者溢出，其次，会将选手的提交结果中每个id的region字段与真实标签进行比对和重叠度计算，再结合阈值统计出选手的TP（True Positive）、TN（True Negative）、FP（False Positive）和FN（False Negative）。

$P_{\text{micro}} = \frac{\sum_{i=1}^{n}TP_{i}}{\sum_{i=1}^{n}TP_{i} + \sum_{i=1}^{n}FP_{i}}$

$R_{\text{micro}} = \frac{\sum_{i=1}^{n}TP_{i}}{\sum_{i=1}^{n}TP_{i} + \sum_{i=1}^{n}FN_{i}}$

接着，会计算出选手的准确率P（Precision）和召回率R（Recall）。准确率是指选手正确预测出正例的比例，召回率是指选手正确预测出所有正例的能力。最后，我们将综合考虑各个类别的表现并打分，打分评价指标使用微平均Micro-F1。计算公式如下：

$F_{1_{\text{micro}}} = \frac{2 \cdot P_{\text{micro}} \cdot R_{\text{micro}}}{P_{\text{micro}} + R_{\text{micro}}}$

Baseline

赛题是一个典型的计算机视觉问题，涉及到图像处理和模式识别。赛题需要识别和定位图像中被篡改的区域。

物体检测模型：可以将篡改区域视为需要检测的“物体”。使用像Faster R-CNN或YOLO这样的物体检测模型，可以定位图像中的不同区域，并判断这些区域是否被篡改。
语义分割模型：语义分割模型可以将图像中的每个像素分配给一个类别，这可以用来识别图像中的篡改区域。U-Net、DeepLab或Mask R-CNN是常用的语义分割模型。

本任务也可以基于检测模型微调，同时允许使用基于大模型的方案等。方案不限于：

小模型微调（例如Faster R-CNN、ConvNeXt(Base)+UPerHead、SegNeXt、VAN(B5)+UPerHead等）；
使用大模型（例如SAM、Grounded-SAM等）；
多模型协同等。

鼓励选手设计全新的思路完成本任务。注意禁止使用私有数据集进行训练。

下面给出一个基于SwinTransformer (Large) + Cascade R-CNN的实验结果：

Precision	Recall	F1 score
89.3718	57.0489	69.6426

Baseline 实践

本地或者远程服务器进行，这里采用阿里的魔塔notebook来实现。ModelScope社区与阿里云合作，Notebook功能由阿里云提供产品和资源支持。

这里可以选择cpu/gpu版本进行创建环境。

打开一个终端：

下载baseline代码：

git lfs install
git clone https://www.modelscope.cn/datasets/Datawhale/dw_AI_defense_track2.git

然后执行notebook即可，按照步骤执行：

中间代码主要完成几个步骤：

按照YOLO格式制作数据集：

if os.path.exists('yolo_seg_dataset'):
    shutil.rmtree('yolo_seg_dataset')

os.makedirs('yolo_seg_dataset/train')
os.makedirs('yolo_seg_dataset/valid')

def normalize_polygon(polygon, img_width, img_height):
    return [(x / img_width, y / img_height) for x, y in polygon]

# 采样训练集
for row in training_anno.iloc[:10000].iterrows():
    shutil.copy(row[1].Path, 'yolo_seg_dataset/train')

    img = cv2.imread(row[1].Path)
    img_height, img_width = img.shape[:2]
    txt_filename = os.path.join('yolo_seg_dataset/train/' + row[1].Path.split('/')[-1][:-4] + '.txt')
    with open(txt_filename, 'w') as up:
        for polygon in row[1].Polygons:
            normalized_polygon = normalize_polygon(polygon, img_width, img_height)
            normalized_coords = ' '.join([f'{coord[0]:.3f} {coord[1]:.3f}' for coord in normalized_polygon])
            up.write(f'0 {normalized_coords}\n')
 
 # 采用验证集     
 for row in training_anno.iloc[10000:10150].iterrows():
    shutil.copy(row[1].Path, 'yolo_seg_dataset/valid')

    img = cv2.imread(row[1].Path)
    img_height, img_width = img.shape[:2]
    txt_filename = os.path.join('yolo_seg_dataset/valid/' + row[1].Path.split('/')[-1][:-4] + '.txt')
    with open(txt_filename, 'w') as up:
        for polygon in row[1].Polygons:
            normalized_polygon = normalize_polygon(polygon, img_width, img_height)
            normalized_coords = ' '.join([f'{coord[0]:.3f} {coord[1]:.3f}' for coord in normalized_polygon])
            up.write(f'0 {normalized_coords}\n')

训练YOLO分割模型:

from ultralytics import YOLO

model = YOLO("./yolov8n-seg.pt")  
results = model.train(data="./yolo_seg_dataset/data.yaml", epochs=10, imgsz=640)

预测测试集：

from ultralytics import YOLO
import glob
from tqdm import tqdm

model = YOLO("./runs/segment/train6/weights/best.pt")  
test_imgs = glob.glob('./test_set_A_rename/*/*')

Polygon = []
for path in tqdm(test_imgs[:]):
    results = model(path, verbose=False)
    result = results[0]
    if result.masks is None:
        Polygon.append([])
    else:
        Polygon.append([mask.astype(int).tolist() for mask in result.masks.xy])
        
import pandas as pd
submit = pd.DataFrame({
    'Path': [x.split('/')[-1] for x in test_imgs[:]],
    'Polygon': Polygon
})
submit.to_csv('track2_submit.csv', index=None)