論文の概要: Mechanistic Interpretability-Guided Selective Fine-Tuning of Vision-Language Models for Centimeter-Level Flood Depth Estimation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.07562v1
- Date: Sun, 02 Aug 2026 22:38:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-11 19:16:36.435997
- Title: Mechanistic Interpretability-Guided Selective Fine-Tuning of Vision-Language Models for Centimeter-Level Flood Depth Estimation
- Title(参考訳): 時間レベル洪水深度推定のための機械的解釈可能性に基づく視覚言語モデルの選択的微調整
- Abstract要約: 都市洪水は交通インフラにエスカレートする脅威をもたらすが、リアルタイムのストリートレベルの洪水深度推定をセントレゾリューションで提供する運用システムはない。
本稿では,街路画像から連続的な洪水深度推定のために微調整された3つの視覚言語モデルを提案する。
FloodLlama-Dense の MAE は 0.40 cm、RMSE は 1.97 cm、Acc@5 cm は 97.59% である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.766239287853751
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Urban flooding poses an escalating threat to transportation infrastructure, yet no operational system provides real-time, street-level flood-depth estimates at centimeter resolution. This paper presents three vision-language models fine-tuned for continuous flood-depth estimation from street-level imagery: FloodLlama-Dense, a fully fine-tuned QLoRA baseline, and FloodLlama-MI5 and FloodLlama-MI6, interpretability-guided sparse variants that fine-tune only the top five and six causally relevant cross-attention layers identified through mechanistic interpretability analysis, respectively. Training uses an approximately 610,000-image subset of a 2.81-million-image synthetic corpus generated in Unreal Engine 5. The dataset combines single-vehicle subsets with 5 cm depth increments and mixed-vehicle subsets with 1 cm depth increments, spanning seven vehicle types, four weather conditions, and flood depths from 0 to 40 cm. FloodLlama-Dense achieves an MAE of 0.40 cm, an RMSE of 1.97 cm, and an Acc@5cm of 97.59%. Mechanistic interpretability analysis combining linear probing, logit lens, centered kernel alignment (CKA), and cross-attention entropy reveals a two-stage adaptation pattern: layers L13-L22 restructure visual representations, while depth first becomes linearly decodable at layer L23. FloodLlama-MI5 and FloodLlama-MI6 leverage this insight by fine-tuning only five or six of the eight cross-attention layers, achieving an 86-88% reduction in trainable parameters (6.55-7.86 million versus 54.4 million) with minimal accuracy loss. On a real-world benchmark, FloodLlama-MI6 achieves 98.62% accuracy, compared with 86.61% for the published STURM-FloodDepth baseline.
- Abstract(参考訳): 都市洪水は交通インフラにエスカレートする脅威をもたらすが、リアルタイムのストリートレベルの洪水深度推定をセントレゾリューションで提供する運用システムはない。
本稿では,道路画像から連続的な洪水深度推定のために微調整された3つの視覚言語モデルについて述べる。FloodLlama-Dense,完全微調整QLoRAベースライン,FloodLlama-MI5,FloodLlama-MI6。
訓練には、Unreal Engine 5で生成された2.81Mの合成コーパスの約610,000imageサブセットを使用する。
このデータセットは、単一車両のサブセットを5cmの深さ増分と1cmの深さ増分と混合車両のサブセットを組み合わせており、車両の種類は7種類、気象条件は4種類、洪水深度は0から40cmである。
FloodLlama-Dense の MAE は 0.40 cm、RMSE は 1.97 cm、Acc@5 cm は 97.59% である。
リニアプローブ、ロジットレンズ、中心核アライメント(CKA)、クロスアテンションエントロピーを組み合わせた機械論的解釈可能性解析により、2段階の適応パターンが明らかにされる。
FloodLlama-MI5とFloodLlama-MI6は8層のうち5層か6層だけを微調整し、86-88%のトレーニング可能なパラメータ(6.55-7.86万対54.4百万対6.55-7.86万)を最小限の精度で削減した。
実際のベンチマークでは、FloodLlama-MI6は98.62%の精度を達成しており、STURM-FloodDepthベースラインでは86.61%である。
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