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基于置信-证据贝叶斯增益(CEBaG)的医学VQA确定性幻觉检测

Deterministic Hallucination Detection in Medical VQA via Confidence-Evidence Bayesian Gain

模型评测评测方法与指标

摘要

多模态大语言模型 (MLLM) 在医学视觉问答 (VQA) 方面显示出强大的潜力,但它们仍然容易产生幻觉,即生成与输入图像相矛盾的响应,在临床环境中构成严重风险。当前的幻觉检测方法,例如语义熵 (SE) 和视觉放大语义熵 (VASE),每个样本需要 10 到 20 个随机生成,以及用于语义聚类的外部自然语言推理模型,这使得它们的计算成本昂贵且难以在实践中部署。我们观察到,幻觉反应直接在模型自身的对数概率中表现出独特的特征:不一致的标记级别置信度和对视觉证据的敏感性较弱。基于这一观察,我们提出了置信证据贝叶斯增益(CEBaG),这是一种确定性幻觉检测方法,不需要随机采样,不需要外部模型,也不需要特定于任务的超参数。 CEBaG 结合了两个互补信号:token级预测方差,它捕获响应token之间不一致的置信度;证据大小,它测量图像相对于纯文本推理每个token预测的偏移量。经过四个医学 MLLM 和三个 VQA 基准(16 个实验设置)的评估,CEBaG 在 16 个设置中的 13 个设置中实现了最高 AUC,并且比 VASE 平均提高了 8 个 AUC 点,同时具有完全确定性和独立性。该代码将在接受后提供。

基于置信-证据贝叶斯增益(CEBaG)的医学VQA确定性幻觉检测:论文配图
图 1:用于医学 VQA 中幻觉检测的 CEBaG 概述。 (a) 具体示例中的 CEBaG 流程:模型生成答案 rr,该答案在有图像和没有图像的两种条件下进行评分,产生两个信号:标记级预测方差 σ\sigma 和证据量值 E=|G|/LE{=}|G|/L。 CEBaG 将它们组合为 σ⋅(1+E)\sigma\cdot(1{+}E)。 (b) 接地答案的每个token证据增益(顶部;G=38.5G{=}38.5,图像极大地增加了对“病变”和“颞叶”等临床标记的置信度)与幻觉答案(底部;G=1.6G{=}1.6,图像几乎没有改变置信度)。两个图表共享相同的 yy 轴刻度,使对比度立即可见。