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StealthMark:基于不确定性引导的医学分割模型无害且隐形的所有权验证

计算机视觉与模式识别 2026-01-27 v1

摘要

为训练AI模型注释医学数据往往昂贵且受限于专业知识不足的临床专家。由于敏感患者信息的隐私和伦理问题,这一挑战进一步加剧。结果,针对私有数据集训练的医学分割模型构成珍贵的知识产权,需要稳健的保护机制。现有模型保护技术主要聚焦于分类和生成任务,而分割模型——医学图像分析的关键——鲜有探索。本文提出一种新颖、隐形且无害的方法StealthMark,用于在黑盒条件下验证医学分割模型的所有权。我们的方法通过微调模型不确定性而不改变最终分割输出,从而保留模型性能。为实现所有权验证,我们采用模型无关的解释方法(如LIME)从模型输出中提取特征归因。当满足特定触发条件时,这些解释揭示出可验证的distinct水印。我们进一步将水印设计为二维码,以促进稳健且可识别的所有权主张。我们在四个医学图像数据集和五个主流分割模型上进行了广泛实验。结果表明该方法在原始模型分割性能方面有效、隐形且无害。例如,当应用于SAM模型时,StealthMark在各种数据集上 consistently 实现95%以上的ASR,同时保持Dice和AUC分数下降不到1%,显著优于基于后门的水印方法,凸显其在实际部署中的强大潜力。我们的实现代码已公开:https://github.com/Qinkaiyu/StealthMark。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.17107,
  title  = {StealthMark: Harmless and Stealthy Ownership Verification for Medical Segmentation via Uncertainty-Guided Backdoors},
  author = {Qinkai Yu and Chong Zhang and Gaojie Jin and Tianjin Huang and Wei Zhou and Wenhui Li and Xiaobo Jin and Bo Huang and Yitian Zhao and Guang Yang and Gregory Y. H. Lip and Yalin Zheng and Aline Villavicencio and Yanda Meng},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.17107},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages,7 figures. Accepted to IEEE Transactions on Image Processing (TIP) 2026