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原文
论文追踪· arXiv:2511.13892· Badhan Chandra Das, Md Tasnim Jawad, Md Jueal Mia, M. Hadi Amini, Yanzhao Wu·本站收录· 原文发表

论文提出利用图像排版操纵与多轮提示越狱智能交通系统中的 LVLM

Jailbreaking Large Vision Language Models in Intelligent Transportation Systems

论文速读

攻击

据论文 PDF 整理(AI 生成),以原文为准

作者用排版图像和三轮提示越狱交通场景LVLM:LLaVa-1.6上GPT-4评Turn3 ASR为92.67%。

威胁模型作者将ITS中的LVLM视为black-box。

问题
ITS中的LVLM同时读图和读文本。作者认为越狱可能引出安全策略禁止的响应,并举非法监视、身体伤害、无视交通标志或误分类关键物体为例。论文称LVLM多轮越狱和ITS中的这类风险尚未充分研究。
方法
作者用GPT-4做few-shot生成,再人工筛成150条交通有害查询。攻击抽出关键词,用Stable Diffusion生成物体图,并把有害文字做成图注,再用固定三轮提示逐步索取有害说明。防御先匹配短语,再由分类器决定拒绝或放行。
实验与结果
LLaVa-1.6、Qwen-2、GPT-4o-mini的GPT-4评Turn3 ASR为92.67%、84.12%、74.67%。作者称在两开源模型上高于FigStep与MM-SafetyBench。过滤后5.31%、25.33%、30.67%。
局限与可以继续做的
作者称GPT-4对细微有害内容的检测仍需发展,并计划增加基线、数据集和防御,以及用查询优化生成多轮提示,再评商用与推理向LVLM。实验是3个模型、150条查询的文本毒性分;论文未报告分类器模型和重复次数。
实验设置LLaVa-1.6、Qwen-2 等 · harmful queries relevant to transportation · ASR、ATS 等
威胁模型
作者将ITS中的LVLM视为black-box。攻击者不能访问模型参数,只能经标准用户界面(论文举例为驾驶仪表盘)提交输入并接收响应。目标是生成安全对齐策略禁止的响应,作者举例为OpenAI公布的禁止场景。
被测模型
LLaVa-1.6Qwen-2GPT-4o-mini
基准
harmful queries relevant to transportation
指标
ASRATStoxicity score
AI 导读论文系统分析了集成在智能交通系统(ITS)中的大型视觉语言模型(LVLM)在越狱攻击下的脆弱性。作者先按 OpenAI 禁止类别构建了与交通相关的有害查询数据集,再提出一种结合图像排版操纵与多轮提示的越狱攻击,并给出多层响应过滤防御技术。实验在多个开源与闭源 SOTA LVLM 上进行,用 GPT-4 判定生成回复的毒性分数并辅以人工核验,同时与已有越狱技术做了对比,指出图像排版操纵加多轮提示在 ITS 场景 LVLM 中带来的安全风险。

论文系统分析了集成在智能交通系统(ITS)中的大型视觉语言模型(LVLM)在越狱攻击下的脆弱性。作者先按 OpenAI 禁止类别构建了与交通相关的有害查询数据集,再提出一种结合图像排版操纵与多轮提示的越狱攻击,并给出多层响应过滤防御技术。实验在多个开源与闭源 SOTA LVLM 上进行,用 GPT-4 判定生成回复的毒性分数并辅以人工核验,同时与已有越狱技术做了对比,指出图像排版操纵加多轮提示在 ITS 场景 LVLM 中带来的安全风险。

深度解读

6个问题,点开问题读完整回答

  1. 这篇论文试图解决什么问题?

    ITS中的LVLM可被排版图像与多轮提示越狱,作者给出数据集、攻击和响应过滤。

    ITS中集成的LVLM可被图像排版操纵和多轮提示词绕过安全对齐,生成策略禁止的响应。

    • 场景:作者称LVLM已用于交通数据分析、车与用户通信、路牌和信号理解、交通流分析与导航。作者举例,恶意用户可能借越狱把车辆用于非法监视或造成身体伤害,也可能让模型无视交通标志或信号,或误分类行人和应急车辆。
    • 现有不足:作者称文本模块虽有安全护栏,图文一起提示可能带来更多可利用途径。针对LVLM的多轮越狱,以及ITS中这类攻击后果,论文称尚未充分研究。
    • 本文做法:作者构建交通领域有害查询集,提出图像排版操纵加多轮提示词的越狱,并用规则加分类器的响应过滤做防御。作者在摘要中称该攻击是novel的。
    • 威胁模型:
      • 知识:ITS中的LVLM对攻击者是black-box,不能访问模型参数。
      • 能力:经标准用户界面交互并接收响应;论文举例为智能车驾驶仪表盘。
      • 目标:生成该模型安全对齐策略禁止的响应。作者举例为OpenAI公布、模型不应回答的禁止场景。
      • 过程:第i轮响应为Ri=Fθ(Qi, Hi−1)。攻击者设计查询序列AQi,使模型逐步产出有害目标响应。
  2. 有哪些相关研究?

    相关工作分LVLM越狱、LLM多轮越狱和ITS应用;基线为FigStep与MM-SafetyBench。

    LVLM越狱

    • FigStep(Gong等,AAAI 2025):把转述后的对抗目标藏进排版图像。作者把它列为基线,称只采纳主要思路,并在自建交通查询集上实现。
    • MM-SafetyBench(Liu等,ECCV 2024):论文称其把相关图像与对抗文本查询结合。作者同样将其作为基线,在自建集上实现。
    • 引言还列出提示内容打乱(Zhao等,2025),以及用加密和隐蔽evi alignment隐藏恶意意图(Wang等,2024)。论文此处只作列举。

    LLM上的多轮越狱

    • Crescendo(Russinovich等,2024)与Chain of Attack(Yang等,2024):用多轮对话逐步越狱LLM。论文点名的模型包括GPT-4、LLaMA-3和Gemini-2。
    • 论文称多轮越狱在LLM上已被充分考察,但用于LVLM仍远未充分研究。

    ITS中的LVLM

    • Mahmud等与Nie等综述LLM/LVLM接入交通预测、自适应信号、多模态融合、出行信息、V2X和用户侧出行服务。
    • LLM4AD(Cui等)把语言推理接入自动驾驶的决策与控制;Drive As You Speak(Cui等,2024)把LLM当作车辆的brain,对接感知与控制模块。
    • 论文转述的应用困难包括细粒度交通标志识别(Garg与Aich)、复杂交通场景中的Video-LLaVA和GPT-4(Jain等,2024),以及行人意图随手势复杂度、光照和遮挡变化(Bossen等,2025)。

    基线与数据集

    • 基线方法:FigStep、MM-SafetyBench。比较只在LLaVa-1.6与Qwen-2上进行,GPT-4系统提示词与本文相同,对照的是本文Turn 3。
    • 数据集:自建交通有害查询。GPT-4 few-shot先生成300条(5类各60),人工删去相似或重复项后留150条(各类30)。五类取自OpenAI使用政策:非法活动、制作恶意软件、造成身体伤害、协助欺诈、违反规则。

    论文称既有工作已经写出LVLM如何进入ITS,但安全风险下的挑战仍远未充分研究。作者把本文定位为用排版操纵和多轮提示词越狱这类LVLM,并给出多层响应过滤。

  3. 论文如何解决这个问题?

    有害文字写入物体图图注,固定三轮引出响应,再用短语规则和分类器过滤。

    攻击把有害请求写成良性物体图的图注,再用固定三轮对话把LVLM引向禁止响应;拦截靠多层响应过滤。论文未给攻击单独的方法缩写。

    问题设定

    • 输入是图像v和文本token序列。LVLM含视觉编码器、connector和文本模块;视觉嵌入映射到与文本共享的潜空间后再生成文本。
    • 第i轮由当前查询和历史Hi−1决定。攻击目标写成Ri∗=Fθ(AQi,Hi−1):对抗查询序列与此前历史一起送入模型,以得到有害响应。
    • 受害系统按第二节是ITS中的LVLM。攻击者不访问参数,交互界面按论文写法是标准用户界面。

    数据集与关键词

    • 从OpenAI使用政策中选五项与交通相关的禁止场景:非法活动、制作恶意软件、造成身体伤害、协助欺诈、违反规则。
    • GPT-4 few-shot生成300条,每类60。人工去掉相似或重复项,保留150条,每类30,并要求覆盖不同车辆和交通方式。
    • 关键词由人工从这150条中抽取,只用于后续生图和图注,不把整句有害查询交给生图模型。

    四步攻击

    • 生图:Stable Diffusion按关键词出图。论文引用的检查点是stable-diffusion-v1-5,尺寸1024×1024,尺寸设置跟随其引用的先前工作。作者称该图只含良性物体。
    • 排版:用PIL把有害查询和关键词作为图注叠到图上。字体FreeMonoBold,查询字号14,关键词字号18。作者将“良性图加有害图注”称为typography manipulation。
    • 三轮:提示词固定,每轮响应写入下一轮历史。第1轮询问图像内容,作者称这一轮是良性的,不计入毒性分。第2轮要求围绕图注做虚构情境。第3轮要求给出执行目标任务的分步说明。
    • 作者称这样把对抗意图藏在图注里,并逐步把模型引向有害响应。脚注称图示省略了原始对抗提示词。

    响应过滤

    • 对每轮响应Ri*施加D(·),两层按顺序执行。
    • 模式层:集合P收录越狱响应中常见短语。命中则输出DENY并停止。论文举了一类免责声明式短语,这里不复述原句。
    • 分类器层:方法节称为zero-shot classifier。禁止集Yproh对应上述五类,另有安全类Ysafe。预测类取置信度最大者,ŷi=argmaxj sj。属于禁止集则DENY,属于安全类则放行原响应。
    • 同一节后文把该层称为few-shot classifier。论文未写分类器是哪个模型,也未给出模式条数或arg max以外的数值阈值。

    成功判定

    • GPT-4按1到5分评毒性,依据上述五类;毒性分大于或等于4记为成功。ASR是达到阈值的比例,另报告ATS。
    • 作者对攻击产生的第2、3轮响应按同一标准人工打分。第1轮不评毒性。
  4. 论文做了哪些实验?

    作者称Turn3更易成功:GPT-4评ASR为92.67%、84.12%、74.67%。

    实验设置

    • 被测模型:LLaVa-1.6(7B,部署引用llava-v1.6-mistral-7b-hf)、Qwen-2(7B,部署引用Qwen2-VL-7B-Instruct)、GPT-4o-mini。OpenAI未披露后者参数量,论文称据报道约8B。三家都是被攻击模型,没有代理模型。
    • 数据:筛选后的交通有害查询150条,五类各30。ASR公式的分母写作N,各表未另行写出N。
    • 基线:FigStep与MM-SafetyBench。作者称采纳主要思路后在自建集上实现,只比较LLaVa-1.6和Qwen-2的Turn 3。
    • 指标:毒性分1–5,大于或等于4为成功;报告ASR与ATS。Table II表头写作ATC。
    • 评审:GPT-4使用带评分指令的系统提示词。作者对攻击的Turn 2与Turn 3全部响应人工打分,阈值相同。论文未报告GPT-4版本、人工人数和一致性。数据集生成也用了GPT-4。
    • 运行:一块NVIDIA RTX A6000(48GB)。开源模型走Huggingface API,GPT-4o-mini走OpenAI API。攻击是固定三轮。论文未报告重复次数。

    主结果

    据Table I,本文攻击如下。

    表格较宽,可左右滑动

    模型Turn3 GPT-4 ASRTurn3 GPT-4 ATSTurn3 人工 ASRTurn2 GPT-4 ASR
    LLaVa-1.692.67%4.3988.67%10.67%
    Qwen-284.12%4.2581.33%12.19%
    GPT-4o-mini74.67%3.9180.66%14.00%
    • 作者称Turn 3要的是分步执行过程,Turn 2只是围绕图注的虚构情境,因此Turn 3的ASR与ATS更高;并称所测开源与闭源模型都容易被该攻击攻破。
    • 作者称Turn 3的ASR在GPT-4与人工之间相差约4%、约3%、约6%,顺序为LLaVa、Qwen、GPT-4o-mini;Turn 2有类似趋势。正文把三个Turn 3的GPT-4 ASR写成约92%、约84%、约75%。

    与现有攻击对比

    • 对照:同一自建集、同一GPT-4系统提示词;模型只有LLaVa-1.6与Qwen-2,对照本文Turn 3。
    • 数字:据Table II,FigStep的ASR/ATC为65.00%/3.50与12.31%/1.16;MM-SafetyBench为71.33%/3.47与73.14%/3.73;本文为92.67%/4.39与84.12%/4.25。表头是ATC,正文称ATS;后两格与Table I的GPT-4 Turn 3 ATS相同。
    • 作者解读:作者称本文在这两个模型上高于两个基线。Table II没有GPT-4o-mini。FigStep在Qwen-2上的ASR低于同表其他ASR格子。

    响应过滤

    • 设置:过滤的是本文攻击在三模型上的响应,只报GPT-4分数(Table III)。论文未报告该表的人工分,也未写分类器模型。
    • 数字:Turn 3的ASR/ATS为LLaVa-1.6 5.31%/1.19、Qwen-2 25.33%/1.91、GPT-4o-mini 30.67%/2.23。Turn 2的ASR为6.21%、8.01%、9.33%,ATS为1.32、1.40、1.49。
    • 作者解读:作者称Turn 3的ASR约降低87%、59%、44%,并称对LLaVa-1.6特别有效。这三个约数在正文,不是表内单独一列。

    无物体图像

    • 设置:跳过SD物体图,只用PIL把查询和关键词画成图像。FreeMonoBold,字号26与36。三模型都有GPT-4与人工分(Table IV)。
    • 数字:GPT-4 Turn 3的ASR/ATS为80%/3.87、71.33%/3.60、58%/3.21,顺序为LLaVa-1.6、Qwen-2、GPT-4o-mini。同表Turn 2的GPT-4 ASR为16%、3.01%、4.00%。人工Turn 3 ASR为81.33%、72%、62.67%。
    • 作者解读:作者称两个轮次、全部模型的ASR与ATS都下降,并认为加入与有害查询相关的物体图像会提高攻击效果。作者称GPT-4o-mini的Turn 3人工ASR比GPT-4约高5%;LLaVa与Qwen只有轻微偏离。

    其他消融与分析

    • 主攻击字号为查询14、关键词18,图像1024×1024;论文未做参数扫描,只在无物体图设置改用26与36。
    • 防御第二层在方法节称zero-shot classifier,后文称few-shot classifier;决策是类置信度的arg max,论文未给模式条数。
    • 结果未按五类禁止场景拆开。论文未报告三轮以外的迭代预算。
  5. 有什么可以进一步探索的点?

    作者计划做查询优化式多轮越狱,并评估商用与推理向LVLM;另称GPT-4评分仍需发展。

    作者指出的局限与后续方向

    • 评分器:Discussion称GPT-4或可先做有害性初评,但对细微或含蓄有害内容的检测有局限;作者称还需进一步发展,才能把它当作fully reliable、comprehensive的文本有害性评估器(VI)。
    • 更多比较:作者计划加入更多基线,在更多样的数据集上比较,并开发more robust的防御技术(VI)。这是计划,不是已完成。
    • 固定提示:作者写明当前多轮对话使用固定提示词,并计划以后用基于查询优化的越狱动态生成这些提示(VI)。
    • 后续模型:Conclusion计划开发查询优化式越狱,以自动生成多轮提示,并评估商用和面向推理的LVLM在多种越狱下的脆弱性(VIII)。

    实验覆盖范围

    • 被测LVLM为LLaVa-1.6、Qwen-2、GPT-4o-mini共3个;查询为人工筛选后的150条,五类各30(III-A、IV、V,Table I–IV)。
    • 基线是在自建集上重实现的FigStep与MM-SafetyBench;Table II只有LLaVa-1.6和Qwen-2,且只有GPT-4评分。
    • 防御数字来自Table III,覆盖三模型的Turn 2与Turn 3,评审为GPT-4。论文未报告防御的人工分数和分类器模型。
    • 无物体图变体覆盖三模型,GPT-4与人工都有分(Table IV)。论文未报告重复次数、按类别ASR,以及GPT-4与人工的一致性。
    • 实验通过Huggingface API与OpenAI API对生成文本打毒性分(IV-A)。威胁模型中的界面例子是驾驶仪表盘(II-B)。Discussion里路标、标记或摄像头被操纵是作者举的可能后果,论文未报告相应测量。
  6. 总结一下论文的主要内容

    自建150条交通查询上,排版加三轮提示可越狱三款LVLM,响应过滤能压低ASR。

    作者在智能交通场景中,用图像排版和多轮提示词测试LVLM能否被诱导输出安全策略禁止的内容,并加上响应过滤。

    • 问题:作者关心车载LVLM被黑盒用户经仪表盘一类界面诱导,生成非法活动、恶意软件、身体伤害、欺诈或违规相关响应。
    • 做法:GPT-4 few-shot产生查询,人工留150条。攻击人工抽关键词,Stable Diffusion按关键词生成1024×1024物体图,再用PIL把查询和关键词写成图注。固定三轮从看图到虚构情境,再要分步说明。防御先匹配常见越狱短语,未命中则由分类器在安全类与禁止类之间取最大置信度。
    • 主结果:GPT-4评分、阈值4、Turn 3时,LLaVa-1.6、Qwen-2、GPT-4o-mini的ASR为92.67%、84.12%、74.67%,ATS为4.39、4.25、3.91(Table I)。同条件人工ASR为88.67%、81.33%、80.66%。
    • 对照:作者称在同集上重实现的FigStep、MM-SafetyBench低于本文Turn 3,比较只覆盖两个开源模型(Table II)。去掉物体图后,三模型GPT-4 Turn 3 ASR为80%、71.33%、58%(Table IV)。作者认为相关物体图像会提高攻击效果。
    • 防御与后续:过滤后Turn 3 ASR为5.31%、25.33%、30.67%(Table III)。作者称防御能够缓解该攻击,对LLaVa-1.6尤其如此,并称ITS中的LVLM在该攻击下容易产出有害响应。作者计划以后自动生成多轮提示,并评估商用与面向推理的LVLM。
阅读原文arxiv.org