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arxiv.org·2026/10/21·Eric Liang / Alan Luo 等
针对边缘部署 grounding VLM 是否比 object detector 更抗物理对抗补丁,论文将问题收为共同判定:穿戴对抗补丁者能否逃避检测,并用 cASR 只在灰色遮挡对照仍正确定位的图像上计攻击成功,排除遮挡致败。作者用 COCO、PASCAL VOC、AdvT-Shirt 白盒训练可打印补丁,在 Waymo 分布外评测,将失败分为 omission、substitution、displacement。结果显示 VLM 不天然更安全:作者报告 PaliGemma 在 AdvT-Shirt 上 cASR 达 97.6%,与 YOLO 闭集 detector 的 100% 相当;MiniCPM-V 最鲁棒,总体失败率 9.2%。失败模式主要由输出格式决定:gated 输出偏向无框 omission,free-text 输出更多给出格式正常但错位的 displacement 或 substitution;到 Waymo 后,可见 omission 会转为下游难察觉的错位框。局限为攻击仍数字模拟、仅白盒且只测抑制目标,未验证打印补丁与黑盒方法。
为什么重要 对边缘检测/具身智能部署者,VLM 换检测器不降低白盒攻击失败率,且部分失败以置信错位框返回,下游难以识别。适合 边缘 VLM/检测器部署、具身与自动驾驶感知安全的工程师与测评人员。
视觉语言模型(VLM)的最新进展通过语言提示和生成式解码实现端到端视觉定位,显示出显著提升的零样本和开放词汇检测能力。因此,VLM 正被迅速部署到安全关键的现实世界系统中的边缘端。然而,边缘 VLM 的物理对抗鲁棒性尚未被系统研究,且其输出与现代目标检测器的根本差异给公平评估带来了方法学挑战。
为直接比较这两个家族,我们在同一个结果上评估每个选定的代表性模型:佩戴在人员身上的对抗补丁是否使模型无法检测到该人员。我们通过引入统一指标——条件攻击成功率(cASR)来报告这一点,该指标只统计模型在匹配的灰色遮挡物下仍能定位的图像,并将每次失败划分为遗漏(无框)、替代(框落在补丁上)和位移(框落在其他位置)。
我们将紧凑型定位 VLM 与一系列目标检测器的物理对抗脆弱性进行基准测试,发现 VLM 可能与检测器一样脆弱。我们揭示,失败模式在很大程度上与模型的输出格式相关,而非其架构家族。在三类失败中,只有遗漏对下游系统可见;位移和替代会返回置信、形式良好的框,因此可能是更危险的失败。
此外,我们发现,在分布偏移下,原本主要因遗漏而失败的 VLM 会转变为更多因位移/替代而失败。因此,定位 VLM 可能继承检测器的脆弱性,同时还有可能采用更危险的失败模式。我们的代码和数据可在 https://github.com/ericliang1/physical-adversarial-robustness 获取。
Recent advancements in Vision-Language Models (VLMs) enable end-to-end visual grounding via language prompts and generative decoding, demonstrating largely improved zero-shot and open-vocabulary detection capabilities.
As a result, VLMs are rapidly being deployed at the edge in safety-critical real-world systems.
However, the physical adversarial robustness of edge VLMs has not been systematically studied, and the fundamental differences in output with modern object detectors create methodological challenges for fair evaluation.
To compare the two families directly, we evaluate every selected representative model on one outcome: whether an adversarial patch worn on a person evades detection of the model.
We report this by introducing a unified metric, conditional attack success rate (cASR), counted only on images the model still localizes under a matched gray occluder, and partition every failure into omission (no box), substitution (a box on the patch), and displacement (a box on neither).
We benchmark the physical adversarial vulnerability of compact grounding VLMs against a range of object detectors, and find that the VLMs can be as vulnerable as the detectors.
We disclose that failure mode is largely associated with the output format of a model rather than its architecture family.
Of the three, only omission is visible to a downstream system; displacement and substitution return confident, well-formed boxes, making them potentially more dangerous failures.
Further, we find that, under distribution shift, VLMs that primarily failed by omission instead shift to failing more by displacement/substitution.
Thus, a grounding VLM can inherit the detector's vulnerability while showing the possibility to adopt more dangerous failure modes.
Our code and data are available at https://github.com/ericliang1/physical-adversarial-robustness.
注释 · 同一指标
训练图像
COCO 622/VOC 539/AdvT 163
验证图像
COCO 155/VOC 135/AdvT 41
OOD 图像
Waymo 单人子集
训练/验证
分布内数据集统一切分
注释 · 所有图片统一筛选为每图仅一人,保证 VLM 单框预测与检测器任务对等。出自 §3.1 / §3.2



EVIDENCE / METHODS
表格
Gated VLMs 失败 98.3%/96.7% 是不出框;两个 free-text 模型零 omission。
| 模型 | O | S | ||
|---|---|---|---|---|
| YOLO11s | score-gated | 78.3 | 72.8 | 0.0 |
| YOLO-World | text-match | 18.2 | 15.6 | 0.7 |
| MiniCPM-V 4.6 | free-text | 9.2 | 0.7 | 0.3 |
| InternVL3-2B | gated | 57.7 | 56.7 | 0.0 |
| Qwen3-VL-2B | free-text | 20.1 | 0.0 | 1.5 |
| LFM2.5-VL-3B | free-text | 14.3 | 0.0 | 5.2 |
注释 · 数据为表 2 在分布内的聚合值;O/S/D 三者互斥且穷尽。出自 表2 / §5.2
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