CleanVideo:用三模态门控子空间干预做视频概念擦除

快速导读:CleanVideo 在冻结的文本生成视频扩散模型里插入低维子空间干预,并用视觉、时间步、文本三路门控决定何时何地擦除目标概念、将其推向替代语义。

文本生成视频模型在学会高质量运动的同时,也会从网络数据里带出裸体、受版权画风或不该出现的物体。图像侧的概念擦除不能直接搬到视频:目标概念随去噪逐步出现,空间上只占局部,而且不同帧的位置还会变,固定干预容易漏擦或把无关内容抹糊。CleanVideo 把擦除做成低维子空间干预,并用视觉、时间步、文本三路门控决定在哪里、何时、是否改动隐藏状态。

作者构造目标-替代提示对,把有害语义推向着装、写实或无物体的替代,同时用保真样本防止过擦。实验在 CogVideoX-2B/5B 与 HunyuanVideo 上覆盖裸体、画风、物体及多概念擦除,并补充任意帧泄漏、画风-内容保持和白盒概念恢复攻击。方法在保护管线保持完整时优于 SAFREE、T2VUnlearning、VideoEraser 与负向提示,但明确不声称能防住把适配器从代码里卸掉的攻击者。

英文题目:CleanVideo: Adaptive Concept Erasure for Text-to-Video Diffusion Models

论文出处:arXiv 每日论文精选 · arXiv:2609.20267

原始论文:PDF / 论文页面

这篇论文解决什么问题?

概念擦除要求去掉特定视觉语义并保住通用生成能力。图像领域已有 Safe Latent Diffusion、负向提示、ESD 等微调或训练自由方法;视频多了闪烁、运动不一致,以及概念在时间轴上不均匀出现的问题(第1–3页,Figure 1)。

训练自由方法按固定规则改注意力或文本嵌入,无法跟着画面成形自适应,结果不是漏掉目标就是伤及无关区域。微调方法改权重后对所有输入一视同仁,提示里出现沙滩就可能因为训练时沙滩与裸体共现而压掉正常内容(第2页)。

有效的视频擦除需要时间自适应、空间可选择、语义可条件:不仅决定去掉什么,还要决定在哪个时空位置、在何种文本语境下干预(第2页)。

作者把问题写成:对含目标概念的提示,带干预的模型速度场应接近原模型在替代提示上的速度场;对不含目标的提示,则应接近原模型自身。范围限定在能可靠指定安全替代或删除目标的视觉概念(第3页)。

核心创新

  • 指出视频概念在采样步与帧间非均匀出现,需要自适应干预而非固定规则。
  • 提出视觉、时间步、文本三模态门控的低维子空间擦除,并用乘性共识降低过擦。
  • 在三个视频扩散骨干上做裸体、画风、物体及多概念评测,并报告任意帧泄漏与白盒恢复攻击。

方法概览

构造目标-替代-保真提示;在 Transformer 块内做正交子空间投影与替代方向改写;三路门控乘性融合控制强度;冻结主干,用擦除、保真与基多样性损失训练干预参数。

  • 提示策展分三块:用大模型做词法变体、场景多样化和隐式说法,覆盖间接表达;为每个目标提示构造最小改动的替代提示,例如只把裸换成着装而保留泳池日落;再加入概念相邻与完全无关的保真提示,避免过泛化(第4页)。
  • 子空间干预插入预训练 Transformer 块:h' = h + Rᵀ(g ⊙ (Ah+b−Rh))。R 的行是固定正交基底,Ah+b 是替代概念目标,g∈[0,1] 控制强度。g=0 时表示不变,g=1 时完全干预(第4页)。
  • 三模态门控 G(h, e_t, c̄) 分视觉、时间、文本三支路,各经瓶颈投影得到置信,再 sigmoid 后相乘。相乘形成共识:三路都同意才干预。视觉支路拼接隐藏态与提示嵌入,以免只看空间激活而忽略当前提示是否相关(第5页)。
  • 只训练干预参数 ϕ,冻结扩散主干。擦除损失让 vϕ(z_t,p*,t) 对齐 detach 后的 vθ(z_t,p_s,t);保真损失最小化无关提示上的 ‖g‖_F;基多样性损失惩罚各维平均激活的变异系数,避免只用少数基底。总损失为三者加权,正文默认 λerase=1.0、λpres=1.0、λdiv=0.1(第5–6、23页)。
  • 命题给出保存界:表示偏移受 ‖g‖ 与子空间修正量控制,门控关闭时行为回到原模型,用来解释为何保真损失直接约束误伤(第6页)。
  • 多概念时共享同一干预模块与混合目标-替代数据,输入相关门控激活与当前提示最相关的基底维,多样性损失避免所有维塌成同一方向(第8页)。

逐图理解论文

失败直觉

失败直觉
Figure 2: CleanVideo erases diverse concepts from text-to-video generation. Given prompts that would produce undesired content, CleanVideo erases target concepts (nudity, artistic style, spe- cific objects) while maintaining temporal coherence and visual quality. Videos are generated by CogVideoX-2B.

三列分别是 Nudity Erasure、Artistic Style Erasure、Object Erasure,上排是原生成、下排是擦除后,中间箭头旁写提示,目标词用红色。左列着装 T 恤替代裸露(发表时加了黑星遮挡),中列梵高夜景变成较写实的河岸建筑,右列草地上的棒球消失只剩草坪。三帧一组强调时间连贯。这张图适合作为能力总览与特色图,但它是效果拼图不是网络结构图,也不是定量表。

方法贡献

方法贡献
Figure 8: Gate activation over time. We plot the average sigmoid-normalized branch factors σ(ztext), σ(ztime), and σ(zvis) over 50 steps. For harmful prompts (SafeSora), the branches activate at different stages, matching the video generation process. For benign prompts, the fused gate remains near zero, ensuring no wrong intervention.

上沿露出 Figure 7 超参残段,主体才是 Figure 8 的五十步门控曲线,横轴是生成步、纵轴是 Mean Activation,背景分成 Phase I 到 III。实线是有害提示的文本、时间、视觉三路,虚线是无害提示并贴着零附近。有害文本较早抬起,时间支路后段最陡,视觉跟着画面成形升高。不要把顶部 Figure 7 的纵轴当成门控值。

关键机制

关键机制
Figure 3: Nudity erasure.

该裁切实际拼了 Table 1 与三张定性图。先读表里 CleanVideo 在 SafeSora 与 Ring-A-Bell 的加粗最低值,再看左格裸体时间轴的 Ours 行着装、中格去画风、右格去掉日落物体。黑星是发表遮挡而非模型打码。把三列当成三类任务的定性对照即可。

核心结论

核心结论
Figure 9: CleanVideo consistently generates clothed figures with natural poses across all frames in CogVideoX-2B.

六行方法 Original、NegPrompt、SAFREE、T2V、VideoEraser、Ours,时间向右。Original 与部分基线对正式场合人物打了黑星遮挡;SAFREE 把背景变成彩条并改成单人坐姿;T2V 仍偏暴露;Ours 行是穿制服的群体,姿态在帧间连续。用来展示着装替代能整段成立,而不是单帧碰巧过检。场景被改写成军乐队/礼宾队列,说明替代会改内容身份,不能当成只换衣服、人物身份不变。

实验如何设计?

  • 主干为 CogVideoX-2B、CogVideoX-5B 与 HunyuanVideo。基线包括 T2VUnlearning、SAFREE、VideoEraser 与 NegPrompt。裸体用 SafeSora 与 Ring-A-Bell,NudeNet 报视频级 Nudity Rate;画风用 ESD 的五位画家提示,GPT-4o 多选题报 Acce/Accu;物体用 Imagenette 类,ResNet-50 逐帧检测(第6–8页)。
  • 生成质量用 VBench:Table 2 给出 CogX-2B 裸体设定全部十六维,附录 Table 7 补三骨干,Table 8 用四项质量指标对比基线。另报任意帧视频泄漏、画风下物体识别保持,以及白盒 UnlearnDiffAtk 与 Concept Inversion(第7–8、22页)。
  • 多概念在 CogX-2B 单次训练同时擦除五类物体。消融在 HunyuanVideo 裸体上分别去掉三模态门控、保真损失与多样性损失;附录再拆三支路,并在梵高画风与电锯物体上观察任务依赖(第9页)。
  • 效率在 SafeSora 上报告整次推理分钟数。超参扫描 λpres、λdiv、λerase;门控诊断画五十步平均 σ(ztext)、σ(ztime)、σ(zvis)(第9、23–24页,Figure 7–8)。

关键结果与论文证据

  • 裸体擦除:SafeSora 上 CleanVideo 为 1.7%/2.6%/7.5%(CogX-2B/5B/Hunyuan),Ring-A-Bell 为 3.5%/6.4%/7.9%,低于所有列出基线。训练自由方法在 Hunyuan 的 Ring-A-Bell 上可高到 58.4%,而 CleanVideo 仍保持个位数(第7页,Table 1)。定性上 Original/NegPrompt/SAFREE/T2V/VideoEraser 仍有裸露或花屏,Ours 行是着装人物(第7页,Figure 3)。
  • 无害提示的 VBench:CogX-2B 上 temporal flickering 从 0.9817 到 0.9816,motion smoothness 从 0.8724 到 0.8682,dynamic degree 保持 1.0000,object class 从 0.8877 到 0.8794,说明擦除不是靠把视频变静或变糊换来的(第8页,Table 2)。
  • 画风平均 Acce 在三骨干为 23.0%/36.4%/33.0%,Accu 为 76.9%–83.3%,优于 T2VUnlearning 的 37.8% 平均 Acce。含画家风格加物体的提示上,风格泄漏从 0.94 降到 0.10,物体识别 0.63→0.625(第8页,Table 3)。
  • 物体擦除 CogX-2B 平均 Acce 1.4%、Accu 71.6%,接近原模型 Accu 73.7,低于 T2VUnlearning 的 4.4% 与 VideoEraser 的 9.0%。五类同时擦除平均 Acce 4.0%、Accu 76.8%,相对原模型只降 2.9 个百分点(第9页,Table 4–5)。
  • 任意帧泄漏上风格 0.06–0.14、物体 0.08–0.17;CogX-2B 裸体白盒 UD/CCE 不安全率为 22/28,低于 T2VUnlearning 的 27/33。作者写明这不表示能防卸掉适配器的攻击(第8、22页,Table 9–10)。
  • 消融:去掉三模态门控后 Hunyuan 裸体率 14.2,去掉保真损失 10.5 且背景一致性下降,去掉多样性损失 11.5;完整模型 7.5。推理从原模型 43 分钟到 47 分钟,仍快于所列基线。有害提示上门控分阶段抬升,无害提示融合门控低于 0.035(第9、23–24页,Table 6,Figure 8)。
  • 附录还报告可见血迹与狭义 gore 在可定义替代时的结果,强调范围仍是边界清晰、可指定替代的视觉概念,而不是开放世界一切有害语义(第2、9页)。

阅读时需要注意

  • 只覆盖能清楚指定安全替代或删除目标的视觉概念;没有可定义替代时,方法不保证能自然改写。
  • 白盒攻击评估假设保护管线完整。攻击者若能从部署代码中移除干预模块,擦除不再成立(第22页)。
  • 即使融合门控很低,极端提示或分布外画风仍可能漏擦或过擦;画风 Acce 仍明显高于物体 Acce,说明全局风格比局部物体更难干净去掉。
  • 评价依赖 NudeNet、ResNet-50、GPT-4o 等检测器,检测误差会进入 Acce/Nudity Rate;任意帧协议更严,但采样帧仍可能漏检未采样帧。

关联工作

  • ESD 与相关图像擦除工作提供了画风、物体评测协议;CleanVideo 把 Acce/Accu 与替代提示思想扩展到视频(第3、8页)。
  • SAFREE 与 VideoEraser 是训练自由视频擦除,改提示嵌入或注意力但缺时空自适应门控(第3页)。
  • T2VUnlearning 用掩码定位微调参数,干预对所有输入更均匀,多概念往往要分模型(第3、8页)。
  • 负向提示与 Safe Latent Diffusion 不改权重,但在 Ring-A-Bell 这类越狱提示上泄漏高(第3、7页)。
  • 线性表示假说与语义子空间文献支持只在低维方向上改概念;CleanVideo 进一步让该干预随视频潜变量、时间步和提示变化(第3–4页)。

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