論文鏈接：https://arxiv.org/pdf/2505.24873 
項(xiàng)目鏈接：https://minimax-remover.github.io/

亮點(diǎn)直擊

• 提出了一種輕量且高效的基于 DiT 的視頻目標(biāo)移除架構(gòu)。MiniMax-Remover。受到“文本提示并不適合目標(biāo)移除任務(wù)”這一觀察的啟發(fā)，用可學(xué)習(xí)的對比tokens（contrastive tokens）替代了文本條件，用于控制移除過程。這些 tokens被直接集成到自注意力流中，能夠移除預(yù)訓(xùn)練視頻生成模型中的所有交叉注意力層。在第一階段中，本文模型參數(shù)更少，并且不再依賴模糊的文本指令。
• 在第二階段，在第一階段模型生成的1萬條人工篩選的視頻移除結(jié)果上進(jìn)行了蒸餾訓(xùn)練，并采用了 min-max 優(yōu)化策略。
• 在多個(gè)基準(zhǔn)測試上進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，表明本文方法在推理速度和視覺保真度方面都表現(xiàn)優(yōu)越。

如下圖4和下表1所示，本文模型在僅使用6個(gè)采樣步驟的情況下即可生成高質(zhì)量的移除結(jié)果，并且無需依賴無分類器引導(dǎo)（CFG）。

總結(jié)速覽

解決的問題

1. 視頻目標(biāo)移除中的核心挑戰(zhàn)：

• 模型容易生成幻覺物體（hallucinated objects）
• 存在視覺偽影（visual artifacts）

2. 現(xiàn)有方法的局限性：

• 依賴計(jì)算成本高的采樣過程
• 嚴(yán)重依賴無分類器引導(dǎo)（Classifier-Free Guidance, CFG）
• 推理速度慢，效率低

提出的方案

• 提出 MiniMax-Remover：一種兩階段的視頻目標(biāo)移除方法，包括：

1. 第一階段：設(shè)計(jì)一個(gè)輕量化的視頻擴(kuò)散模型，移除文本條件輸入和交叉注意力機(jī)制，減少模型復(fù)雜度。
2. 第二階段：基于第一階段生成并人工篩選的高質(zhì)量結(jié)果進(jìn)行蒸餾訓(xùn)練，引入minimax 優(yōu)化策略提升魯棒性與效果。

應(yīng)用的技術(shù)

1. 架構(gòu)簡化：

• 移除文本輸入和 cross-attention 層
• 使用可學(xué)習(xí)的對比 tokens （contrastive tokens）替代文本條件，直接嵌入自注意力流中

2. 蒸餾訓(xùn)練：

• 在1萬條人工篩選的成功視頻移除結(jié)果上進(jìn)行蒸餾，提升模型泛化能力

3. Minimax 優(yōu)化策略：

• 內(nèi)層最大化：尋找能誘發(fā)模型失敗的“壞噪聲”
• 外層最小化：訓(xùn)練模型即使在惡劣輸入下也能生成高質(zhì)量結(jié)果

達(dá)到的效果

1. 高質(zhì)量視頻目標(biāo)移除：

• 僅使用6 個(gè)采樣步即可生成高保真移除結(jié)果
• 無需依賴 CFG，減少計(jì)算資源消耗

2. 推理效率顯著提升：

• 模型更輕量，處理速度更快，適合實(shí)際部署

3. 廣泛實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)越性：

• 在多個(gè)基準(zhǔn)測試中表現(xiàn)出色，如上圖4和上表1所示
• 在視覺質(zhì)量和推理速度上均優(yōu)于現(xiàn)有方法

方法論

總體框架

階段 1：訓(xùn)練一個(gè)輕量級的視頻目標(biāo)移除模型。 本文方法遵循標(biāo)準(zhǔn)的視頻修復(fù)流程，但在此基礎(chǔ)上做出了兩個(gè)簡單而有效的改進(jìn)。首先，本文通過移除無關(guān)組件設(shè)計(jì)了一個(gè)輕量級架構(gòu)。與許多現(xiàn)有方法，如[56, 53, 46, 24]不同，本文不使用文本提示或光流等額外輸入，因此可以移除所有的交叉注意力層。其次，本文引入了兩個(gè)對比條件 tokens 來引導(dǎo)修復(fù)過程：一個(gè)是正向 tokens ，用于鼓勵(lì)模型在被遮擋區(qū)域內(nèi)填充內(nèi)容；另一個(gè)是負(fù)向 tokens ，用于抑制模型在這些區(qū)域生成不需要的物體。需要注意的是，與以往工作，如[53, 54, 23] 不同，本文僅使用目標(biāo) mask ，不依賴其他附加條件。

階段 2：通過人工引導(dǎo)的 minimax 優(yōu)化增強(qiáng)模型的魯棒性與效率。 首先使用階段 1 的模型生成修復(fù)后的視頻樣本，然后請人工標(biāo)注者挑選出成功的結(jié)果。在這個(gè)經(jīng)過篩選的子集上，本文應(yīng)用 minimax 優(yōu)化訓(xùn)練策略，以增強(qiáng)模型的魯棒性和生成質(zhì)量。此外，蒸餾后的移除器在不使用 CFG 的情況下，僅需 6 步即可完成推理，從而實(shí)現(xiàn)快速推理。最終改進(jìn)后的模型被稱為 MiniMax-Remover。

階段 1：用于視頻目標(biāo)移除的簡單架構(gòu)

本文方法基于預(yù)訓(xùn)練的視頻生成模型 Wan2.1-1.3B，該模型是一個(gè)基于 DiT 架構(gòu)的 Flow Matching 模型。

模型架構(gòu)

移除預(yù)訓(xùn)練 DiT 塊中的交叉注意力。 在預(yù)訓(xùn)練的 Wan2.1-1.3B 模型中，時(shí)間信息通過 shift table 注入，該機(jī)制基于偏置來編碼時(shí)間步信息。此外，模型使用交叉注意力模塊來引入文本條件。然而，對于視頻目標(biāo)移除任務(wù)而言，文本輸入通常是多余或模糊的。因此，在本文模型中，本文移除了 DiT 塊中的文本交叉注意力層，但保留了 shift table 以保留時(shí)間信息。

從 DiT 中移除交叉注意力帶來了一個(gè)挑戰(zhàn)：如何在不依賴文本提示的情況下有效注入條件信息。一個(gè)直接的方法是重用 shift table 來同時(shí)編碼時(shí)間步和條件信息。然而，本文實(shí)驗(yàn)表明，這種方式會(huì)導(dǎo)致條件修復(fù)效果不佳。為了實(shí)現(xiàn)更有效的條件控制，本文選擇將對比條件 tokens 通過自注意力模塊注入到 DiT 塊中。

具體而言，本文使用一個(gè)可學(xué)習(xí)的嵌入層將條件 tokens 映射到高維特征空間，然后將該特征拆分為 6 個(gè) token，以增強(qiáng)在注意力計(jì)算過程中的控制能力。這些條件 token 被拼接到原始的 key 和 value 中，從而在不大幅修改架構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)有效的條件控制。

用于目標(biāo)移除的對比條件控制

正向 token 引導(dǎo)移除網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)目標(biāo)移除，而負(fù)向 token 則鼓勵(lì)模型生成目標(biāo)內(nèi)容。本文需要指出，在第一階段訓(xùn)練中本文使用了 CFG 以促進(jìn)條件學(xué)習(xí)。然而，在第二階段中 CFG 被移除，以提高推理效率。

第一階段的局限性

盡管在簡潔性和速度方面有所提升，當(dāng)前模型仍面臨三個(gè)局限性。(1) CFG 會(huì)使推理時(shí)間加倍，并且需要手動(dòng)調(diào)整引導(dǎo)尺度，而該尺度在不同視頻中可能有所不同。(2) 每幀采樣 50 個(gè)擴(kuò)散步驟仍然耗時(shí)較長。(3) 在目標(biāo)移除區(qū)域內(nèi)偶爾會(huì)出現(xiàn)偽影或不希望出現(xiàn)的目標(biāo)重建，表明對比信號尚未完全發(fā)揮作用。為了解決這些問題，本文引入第二階段方法，旨在提升魯棒性、質(zhì)量和效率。

MiniMax-Remover：基于人類反饋蒸餾更強(qiáng)的視頻目標(biāo)移除器

盡管本文視頻目標(biāo)移除器經(jīng)過對比調(diào)控訓(xùn)練，但它仍然會(huì)產(chǎn)生明顯偽影，甚至偶爾重建本應(yīng)被移除的目標(biāo)。進(jìn)一步觀察表明，這些失敗案例與特定的輸入噪聲模式密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)促使本文設(shè)定目標(biāo)：識別這些“壞噪聲”，并訓(xùn)練目標(biāo)移除模型對其具備魯棒性。

minmax 優(yōu)化也使本文能夠擺脫對 CFG 的依賴。在第二階段中，本文移除了 CFG 以提高采樣效率。具體而言，在訓(xùn)練過程中，本文省略了正向和負(fù)向條件 token。本文選擇將對此設(shè)計(jì)的更多分析放在附錄中。

搜索“壞”噪聲

針對“壞”噪聲的魯棒性優(yōu)化

MiniMax-Remover 的優(yōu)勢

MiniMax-Remover 擁有幾個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢：

• 低訓(xùn)練開銷。它僅需一次反向傳播來搜索“壞”噪聲，并使用簡化的架構(gòu)訓(xùn)練移除器，從而減少了內(nèi)存消耗。
• 快速推理速度。MiniMax-Remover 僅使用 6 步采樣且不依賴 CFG，相比以往方法顯著加快了推理速度。
• 高質(zhì)量。由于模型經(jīng)過訓(xùn)練能抵御“壞”噪聲，它很少在 mask 區(qū)域生成意外物體或視覺偽影，從而帶來更高的質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)

訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。 在第一階段，本文使用 Grounded-SAM2和 CogVLM2提供的字幕在無水印的 WebVid-10M 數(shù)據(jù)集上生成 mask 。隨機(jī)選取約 250 萬對視頻- mask 對用于訓(xùn)練。在第二階段，本文從 Pexels收集了 1.7 萬個(gè)視頻，并應(yīng)用與第一階段相同的標(biāo)注流程。這些視頻隨后使用第一階段的模型進(jìn)行處理，并手動(dòng)挑選出 1 萬個(gè)視頻用于第二階段訓(xùn)練。

推理細(xì)節(jié)。 推理使用 RTX 4090 GPU 進(jìn)行。在輸入分辨率為 480p、幀長度為 81 的設(shè)置下，每個(gè)視頻推理大約耗時(shí) 24 秒，峰值 GPU 顯存消耗約為 14GB（DiT 占用 8GB，VAE 解碼占用 6GB），使用 6 步采樣。

基線方法。 本文將方法與 Propainter、VideoComposer 、COCOCO、FloED、DiffuEraser、VideoPainter和 VACE進(jìn)行比較。本文將評估幀長度設(shè)為 32。為了使用相同的幀長度進(jìn)行評估，本文擴(kuò)展了 VideoComposer和 FloED的輸入幀長度。其余的視頻修復(fù)方法則使用其代碼庫中的默認(rèn)幀長度。幀分辨率使用各自的默認(rèn)設(shè)置。

評估指標(biāo)。 本文使用 SSIM 和 PSNR 評估背景保留效果。TC 用于評估時(shí)間一致性，遵循 COCOCO 和 AVID，使用 CLIP-ViT-h-b14提取特征。GPT-O3用作客觀指標(biāo)。本文在 DAVIS 數(shù)據(jù)集和 200 個(gè)隨機(jī)選取的 Pexels 視頻上評估這些指標(biāo)，以展示在不同數(shù)據(jù)集上的泛化能力。需要注意的是，這 200 個(gè) Pexels 視頻不包含在本文訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中，其 mask 由 GroundedSAM2 提取。在用戶研究中，參與者會(huì)看到一個(gè)多選問卷，要求識別哪個(gè)視頻最有效地移除了原始視頻中的目標(biāo)對象，同時(shí)不引入模糊、視覺偽影或 mask 區(qū)域中的幻覺內(nèi)容。

定量比較

定性結(jié)果

消融實(shí)驗(yàn)

為了理解本文方法中各個(gè)組件和修改的影響，本文進(jìn)行了逐步的消融實(shí)驗(yàn)。所有實(shí)驗(yàn)均使用 50 步采樣。

第一階段。 本文首先考察文本編碼器和基于提示的條件的作用。在 Ab-1 和 Ab-2 的比較中（見下表 3），本文用可學(xué)習(xí)的對比 token 替換了文本編碼器和提示。結(jié)果顯示性能沒有顯著下降，說明在使用合適的可學(xué)習(xí) token 時(shí)，文本編碼器對于移除任務(wù)是冗余的。

接下來比較 Ab-2 和 Ab-3，本文在從 DiT 中移除交叉注意力模塊后觀察到輕微的性能下降。然而，當(dāng)本文在自注意力層中引入可學(xué)習(xí)的對比條件 token（Ab-4）時(shí)，結(jié)果不僅恢復(fù)了，還超過了 Ab-1。這表明本文簡化的 DiT 架構(gòu)是有效的。

第二階段。 本文比較了使用和不使用人工標(biāo)注數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型。結(jié)果（Ab-1 對比 Ab-2）顯示，僅使用人工標(biāo)注數(shù)據(jù)并不能顯著提升性能，這可能是由于數(shù)據(jù)集規(guī)模（1 萬個(gè)視頻）和多樣性有限，限制了泛化能力。

此外，本文比較了訓(xùn)練中使用的不同噪聲類型（Ab-2 到 Ab-3）。本文發(fā)現(xiàn)將“壞噪聲”（人為退化的輸入）加入訓(xùn)練能顯著提升性能。

結(jié)論

MiniMax Remover，一個(gè)用于視頻中目標(biāo)移除的兩階段框架。在第一階段，本文通過移除交叉注意力并用對比條件 token 替換提示嵌入，對預(yù)訓(xùn)練的 DiT 進(jìn)行了簡化。在第二階段，本文應(yīng)用最小-最大優(yōu)化：最大步驟尋找導(dǎo)致失敗案例的挑戰(zhàn)性噪聲輸入，而最小步驟訓(xùn)練模型從這些對抗輸入中成功重建目標(biāo)。通過這種兩階段訓(xùn)練，本文方法實(shí)現(xiàn)了更干凈且視覺效果更佳的移除結(jié)果。由于無需分類器自由引導(dǎo)（CFG）且僅使用 6 步采樣，推理速度顯著加快。大量實(shí)驗(yàn)表明，本文模型在多個(gè)基準(zhǔn)上均實(shí)現(xiàn)了出色的移除性能。

本文轉(zhuǎn)自AI生成未來 ，作者：AI生成未來

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