Add cross-model veto of hair-gap background residue (default on)
Colour-drifted background trapped between hair strands defeats every single-signal defence: the chroma key reads it as foreground (bgc ~0.07), the segmenter backs it, ViTMatte rates it opaque, and post-hoc removal is a proven dead end (it shreds the hair volume the same pixels belong to). A second, trimap-free matting model (BiRefNet_HR-matting) is the only tested model that separates this residue from the subject, so its opinion is fused in as a veto: min-fusion that may only LOWER alpha, restricted to the background-hued bright suspect zone (proj >= 3, L >= 45, feathered) and gated by primary-alpha confidence (0.70 -> 0.95 ramp) so soft wisps and dark hair are exempt by construction. - settings/config/CLI: cross_check block, --cross-check/--no-cross-check - alpha_post.cross_check_alpha after clean_alpha; second opinion reuses BiRefNetSegmenter; saved to debug as cross_check_alpha.png - chroma.bg_hue_projection extracted and shared with the trimap - docs: methodology.md (new), hair_gap_artifacts.md (investigation log) Verified: cross-check ON reproduces the visually-reviewed B1gate prototype byte-for-byte on TestImage3; --no-cross-check reproduces the previous baseline byte-for-byte; pink-bg FixImage1 face untouched. Co-Authored-By: Claude Fable 5 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,128 @@
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# 发丝间隙残留瑕疵:问题分析与候选优化方向
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状态:**待验证**(2026-07 记录)。这是当前管线剩下最顽固的质量问题。
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## 问题描述
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发丝间隙和个别镂空洞中残留蓝白色瑕疵点。颜色已偏离背景色(如 #CFEFFF),
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是背景与发丝的稀释混合色。在深色合成背景上最显眼。
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## 为什么现有机制全部够不着(失败链,每环均已实测)
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1. **chroma 抓不到**:混合色漂移后 bgc ≈ 0.04,远低于 sure_fg 阈值 0.12,
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chroma 直接判为前景。
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2. **seg 抓不到**:瑕疵被头发包在轮廓内部,seg 置信度极高
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(seg_loose 拉到 0.95 仍保留,sweep 已验证)。
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3. **ViTMatte 分不出来**:几像素宽的亮色细缝,与反光亮发丝/头发软体积在
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局部纹理上几乎不可区分,模型给出中等偏高 alpha。
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4. **chroma_suppress 救不了**:压制由 bgc 驱动(smoothstep 0.35→0.80),
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bgc 0.04 不触发;matte-confidence gate(639fdf0)对它们无关——
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还没到门就被 bgc 挡在外面。
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5. **后处理摘除已证死路**:speck 检测器(L 50–78 / proj≥3.5 / 暗邻域 /
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小连通域)能命中,但同批像素同时是真实头发的软体积,压 alpha 或挖洞
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都会打碎右腰/胳膊间的发簇。多背景评审判定 baseline 最好。
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**核心教训:问题不在"检测不到",而在"动作是毁灭性的"。** 只要动作是
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"把 alpha 压向 0",检测误报就直接毁头发,而误报无法消除——瑕疵与发丝
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软体积在颜色、拓扑、alpha 邻域上全部重叠(拓扑检测器 v1–v4 全失败)。
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## 已证伪、不要再试
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- 任何"检测 + 压 alpha / 挖洞"的变体(见 5)。
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- trimap 阈值/带宽类调参(seg_loose 0.10–0.95 两轮 sweep 无增益)。
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- 拓扑/连通域/到背景距离类检测(口袋与内部拓扑不可分)。
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- 换 seg 模型(BEN2 与 BiRefNet 打平,已废弃)。
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## 候选方向(按优先级)
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### A. 局部放大重推理 —— 已验证,证伪(2026-07,不要落地)
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根因假设是:原分辨率下缝隙仅 2–3 像素,模型证据不足;放大重推理应能让
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ViTMatte 把缝隙 alpha 判低。先导验证(TestImage3,4 个瑕疵密集 crop,
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2×2 对照:放大 1x/2x/4x × trimap 原样/可疑 FG 降级 unknown/降级+膨胀)
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结果:
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- 只放大(trimap 原样):speck 中位 alpha 1.000 → 1.000,零变化(2x、4x 同)。
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- 放大 + 降级:中位仍 0.98–0.99,与不放大只降级打平甚至更差。
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- 放大 + 降级 + 膨胀 11px(给模型最大自由):3/4 crop 中位 0.88–0.96,
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最好的 crop 也只到 0.57——仍远高于视觉消除所需;且 4x 常比 2x 更高
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(更多证据让模型**更确信**是前景)。
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- 视觉:右腰/胳膊间关键区域各变体与 baseline 几乎不可区分。
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诊断补充:瑕疵点 46.6% 是 trimap-FG(rule 2:bgc 0.07 中位 ≤0.12 且
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seg 0.94 中位),其余 53.4% 在 unknown 带但 ViTMatte raw 中位 0.989。
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**结论:不是分辨率/证据不足,是画风层面歧义**——anime 发丝间的亮色细条
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在 ViTMatte 眼里就是头发高光/软体积,给它更多像素只会更确信。任何以
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ViTMatte 重判为动作的方案(含分块放大整图版)都不必再做。这同时大幅
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降低方向 B 的期望:歧义在样式而非模型容量,换 matting 模型大概率同判
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(参考 BEN2 教训);若试 B,先用同样的 4 crop 先导验证,不要直接接管线。
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### B. 换更强的 matting 模型 —— 先导验证部分通过(2026-07,待视觉评审)
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**同族换权重:证伪。** ViTMatte Distinctions-646(唯一零接入候选;AEMatter
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不在 HF,FBA/DiffMatte 仅权重无代码)与 Com-1K 判决一致(demote 后
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speck 中位 0.87–0.97),同架构换训练数据无效。
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**跨族第二意见:通过。** BiRefNet_HR-matting(trimap-free,2048 输入,
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trust_remote_code 加载方式与现有 seg 相同)是**第一个把瑕疵和主体拉开
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的模型**:speck med 0.74 / p10 0.36,而暗发核心 0.996、衬衫 1.0、
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软发丝 med 0.18(本就该半透明)。直接替换不可行(软发丝太薄、丢硬保证),
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但可作**交叉模型融合**:
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zone = (proj>=3.0) & (L>=45) & (trimap!=0) # 可疑色区,向外羽化
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gate = smoothstep(alpha_base, 0.7, 0.95) # 只否决假自信像素
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B1: alpha = lerp(alpha, min(alpha, hrmat), zone*gate)
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B2: alpha = lerp(alpha, alpha*smoothstep(hrmat, 0.5, 0.95), zone*gate)
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置信门是关键:第一版没有它,软发丝被全灭(med 0.477→0.000);加门后
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speck mean 0.769→0.714(B1)/0.673(B2),发核心/衬衫/软发丝逐像素不变。
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视觉:右腰发簇完好,缝隙蓝白明显消退。效果图 Outputs/dirB_hrmat/。
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落地成本:+1 个模型(~0.9GB)+1 次推理(cuda ~2s)。遗留:两模型都判
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~1.0 的瑕疵子集(p90=1.0)不受影响。
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**视觉评审结论(2026-07-04):B1gate 胜出。** 用户多区域评审后选保守的
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min 融合;B2 的意见锐化(remap 0.5→0.95)被否——数字更低(0.673 vs
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0.714)但视觉代价不值。落地形态因此更简:无 remap 参数,第二意见原样
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`min()`,可调参数只剩 zone(proj_min/L_min/羽化)与置信门(lo/hi)。
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**已落地(2026-07-04,默认开启)。** 新增 `cross_check` 设置块 +
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`--cross-check/--no-cross-check`;pipeline 在 clean_alpha 后插入
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`cross_check_alpha`(alpha_post.py),第二意见加载复用 BiRefNetSegmenter。
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验证:开启时 TestImage3 输出与评审原型逐字节一致;`--no-cross-check` 与
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旧 baseline 逐字节一致;FixImage1(粉底)脸部无损、发缘粉残留被清,
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唯一副作用是羽化权重外溢到暗豁免区边缘(弓弦零星像素最多 -0.5,中位
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无变化,视觉连续)——若在意可把羽化后的权重对 L<l_min 强制清零。
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**SEMat (SAM2) 已评估,不接入(2026-07-04)。** 在 WSL(Ubuntu-26.04,
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conda BGfilter,torch 2.12.1+cu130,detectron2 源码装,权重 XiaRho/SEMat
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970MB,1024 letterbox + bbox 提示,推理 ~1s)跑了同协议先导验证:
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speck med 0.860(弱于 HR-matting 的 0.737),hair/shirt 1.0,wisp 0.250。
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与 HR-matting 在瑕疵上相关系数 0.913——看到的是同一批;在 HR≥0.95 的
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顽固子集(1723/4116 px)上 SEMat med 恰为 1.000,零补充。min() 组合仅
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0.737→0.699,不值第二个模型的成本。至此瑕疵顽固子集已被**四个模型族**
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(ViTMatte Com-1K/D646、BiRefNet_HR-matting、SEMat-SAM2)一致判为前景
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——后处理侧到此为止,顽固子集只能走生成端(D 的色相轴)。
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### C. 只动颜色,不动 alpha(A 证伪后,后处理侧唯一剩余选项)
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瑕疵刺眼在于颜色(蓝白)而非覆盖率。把 despill 作用域扩到内部口袋,
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沿背景色 Lab 方向压掉蓝味,alpha 不动——几何上不可能毁头发。
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上限有限:蓝白变灰白,点还在,只是不扎眼。
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注意:与已废弃的 recolor 层同属"后修颜色"气味,但那是重建断发的结构性
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修补,这里只是现有 despill 的作用域调整,性质轻得多。
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### D. 源头:背景色选择(生成端,非管线改动;A 证伪后优先级最高)
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**饱和度轴已关闭(2026-07)**:提高饱和度会让生成模型把背景色画进角色
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(头发染绿)——这正是当年 recolor/rescue 层存在的理由,修复染色源图已证
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死路。饱和度实为一个把污染在生成侧(染色)和后处理侧(瑕疵点)之间搬运
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的滑块,两端均已证不可行,中间只是按比例混合。
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**剩余可动维度:色相轴(待验证)**。瑕疵不可分的根因是蓝白泄漏与 anime
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发丝高光(冷蓝/白,画风常量)同色。保持雾蓝级低饱和、把色相换到画风
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不用于高光的方向(如淡薄荷绿 #CFF5DF):染色风险与淡蓝同级,但泄漏
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带绿味(proj 朝绿)、高光仍蓝白(proj≈0)——"不可分"判决只对蓝背景
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成立,绿色相下 proj 驱动的压制可能直接可用。角色无绿色系内容,撞色
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风险也低于蓝。验证:同构图生成淡绿背景版,查 (1) 染色是否同级,
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(2) 泄漏与高光的 proj 分布是否拉开。
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@@ -0,0 +1,190 @@
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# BgFilter 方法论(Methodology)
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> 面向平色背景 AI 角色图像的离线抠图算法。交叉模型否决(§7)经视觉评审
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> 后已落地,默认开启。
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## 1. 问题设定与总体框架
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给定一幅在**单一平色背景**上生成的角色图像 $I \in \mathbb{R}^{H\times W\times 3}$,
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目标是估计逐像素不透明度 $\alpha \in [0,1]^{H\times W}$ 与前景色
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$F$,输出高质量 RGBA。任务难点集中在发丝、半透明边缘、衣物镂空,
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以及与背景色相近的主体区域(白衬衫、浅肤色)。
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算法的总体框架是**三方分权**:
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- **色度先验(chroma)** 掌握"什么颜色是背景"——提供连续的背景置信度场,
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并锐化平背景边界;
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- **语义分割(segmentation)** 掌握"哪里是主体"——决定拓扑(把染色发丝留在
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前景、把透视孔洞留在背景);
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- **matting 模型(ViTMatte)** 掌握"边界处的混合比例"——只在双方都不确定的
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未知带内做精细 alpha 推理。
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三方通过一张三值 trimap($\{0, 128, 255\}$,即背景/未知/前景)交换决定权;
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连续证据(置信度、模型原始输出)则绕过三值接口,在后处理阶段以软方式继续
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参与(§4)。管线存在一个退化形态:关闭分割后成为纯 chroma + ViTMatte 的
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两方管线,本文以三方管线为主线。
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## 2. 背景颜色先验与置信度场
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### 2.1 背景色自动探测(带失败闸门)
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无人工输入时,从图像边框条带(宽度约 $4\%$ 边长)探测背景色:对边框像素的
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Lab 值做粗直方图(bin 宽 6),取众数 bin 的均值为峰中心,再以半径 12 聚出
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背景簇。设两道质量闸门:
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1. 簇须占边框像素 $\geq 55\%$;
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2. 四角(各取 $3\%$ 短边见方)中位色与簇中心距离 $\leq 20$ 的须 $\geq 3$ 角。
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任一不满足即抛出异常而非硬算——渐变、双色、主体压角等场景应显式失败,
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避免对错误的背景色抠图。探测器与后续算法解耦,仅输出一个颜色。
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### 2.2 背景颜色模型
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对样本集合(自动模式取边框簇像素;人工输入 hex 时取 Lab 距目标 $\leq 25$
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的像素,优先边框,不足则回退全图最近 10%)做稳健统计:中位数为中心
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$c_{\mathrm{lab}}, c_{\mathrm{rgb}}$,以绝对偏差 75 分位 $\times 1.4826$
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为尺度 $\sigma$(设下限,防止过窄的方差把轻微压缩噪声推出背景)。
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### 2.3 背景置信度场
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对每个像素以双空间高斯核取较大者:
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$$C = \max\!\Big(\exp\big(-\tfrac{1}{2}(d_{\mathrm{lab}}/\sigma_{\mathrm{lab}})^2\big),\;
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0.85\,\exp\big(-\tfrac{1}{2}(d_{\mathrm{rgb}}/2.5)^2\big)\Big)$$
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其中 $d_{\mathrm{rgb}}$ 为按通道 $\sigma$ 归一的欧氏距离。$C$ 是全管线的
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色度主证据:参与 trimap、alpha 压制与前景估计。
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## 3. 语义–色度三信号三值 Trimap
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### 3.1 三个信号
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- $C$:背景置信度(§2.3),阈值 $\tau_{bg}=0.92$、$\tau_{fg}=0.12$ 把像素分为
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chroma-背景 / chroma-前景 / chroma-未知三档;
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- $s$:分割软掩码(BiRefNet,1024 输入;可切换 anime-seg),
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阈值 $\tau_{low}=0.15$、$\tau_{core}=0.60$;
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- $\rho$:**色调方向投影**。设背景 Lab 色度向量为 $(a_c, b_c)$,则
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$$\rho(p) = \frac{a_p a_c + b_p b_c}{\lVert (a_c, b_c) \rVert}$$
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$\rho \geq 4.0$ 记为"偏背景色调"(bg-hued)。$\rho$ 与 $C$ 互补:$C$ 度量
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到背景色的**距离**,$\rho$ 度量色偏的**方向**——白衬衫距背景不远但方向中性,
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发间蓝残留距背景也不近但方向朝蓝,二者由 $\rho$ 分开。
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### 3.2 融合规则(directional 模式,默认)
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$$\mathrm{BG}: \quad C \geq \tau_{bg} \;\lor\; (s < \tau_{low} \land C > \tau_{fg})$$
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$$\mathrm{FG}: \quad C \leq \tau_{fg} \land s \geq \tau_{low}$$
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$$\text{Rule 3}: \quad \underbrace{\tau_{fg} < C < \tau_{bg}}_{\text{chroma-未知}} \land\; s \geq \tau_{core} \land \rho < 4.0 \;\Rightarrow\; \mathrm{FG}$$
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其余像素保持未知。规则体现**证据分级原则**:规则 2 中分割仅需
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$s \geq 0.15$,因为它有 chroma 的独立佐证;规则 3 中分割单独作证
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(chroma 弃权),故门槛提高到 $0.60$,且被 $\rho$ 一票否决——偏背景色调的
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高置信像素(发丝间的背景残留)**留在未知带**,交由 §4 的压制处理,而非
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硬定前景。变体 `seg`(无色调切分)与 `directional-hard-bg`(bg-hued 直接
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判背景,激进,可能误伤冷色阴影下的白布)按参数选用。
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最后沿分割轮廓(loose 掩码 $s \geq 0.08$ 的膨胀−腐蚀差)保留一圈细未知带
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(不覆盖 chroma-背景),供 matting 模型抗锯齿;带宽刻意小,以保住指缝等
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小孔洞。
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## 4. Trimap 引导的 Alpha 推理与后验修正
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### 4.1 推理与硬钳制
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ViTMatte(base,Composition-1K 权重)以 RGB + trimap 为输入输出原始
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alpha $\alpha_{raw}$。随后 `enforce_trimap` 施加硬保证:
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$$\alpha[\mathrm{BG}] \equiv 0, \qquad \alpha[\mathrm{FG}] \equiv 1$$
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这使"确定背景恒透明"成为结构性质而非统计性质——模型幻觉无法漏入
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已判定的背景。ViTMatte 不可用时可回退 chroma 种子
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$\alpha = \mathrm{clip}(1 - C)$(按参数启用)。
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### 4.2 带 matte 置信门的色度压制
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未知带内残存的背景色(发丝缝隙、孔洞死角)由色度证据压除。记
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$S(x; e_0, e_1)$ 为 smoothstep,压制系数为
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$$\lambda = S(C;\, 0.35,\, 0.80)\; \cdot\; \big(1 - S(\alpha_{raw};\, 0.85,\, 0.98)\big)$$
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$$\alpha' = \alpha \cdot (1 - k\,\lambda), \quad k=1, \quad \text{仅作用于未知带}$$
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第二个因子是 **matte 置信门**:ViTMatte 自信不透明($\alpha_{raw} \to 1$)的
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像素豁免压制。设计原则为"**色度证据只在模型不确定处拥有否决权**"——
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背景色残留处模型原始输出低(实测中位 $\approx 0.28$),仍可压除;而背景色
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的主体(浅蓝底上的白衬衫、粉底上的腮红)模型原始输出高(实测
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$\approx 0.97$),被门保护。该门同时修复了纯 chroma 管线长期存在的
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白衬衫/浅肤穿洞问题。
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### 4.3 形态学清理
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`clean_alpha` 移除未知带内面积 $< 10^{-5} HW$ 的孤立前景连通域;并将完全
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落在 trimap-前景内部、面积 $\leq 2\times10^{-5} HW$ 且不触及图像边缘的
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非实心区域填实(消除模型在确定前景内部的针孔)。
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## 5. 前景颜色恢复与定向去溢色
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### 5.1 前景色估计
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以 pymatting 的多级前景估计(正则 $10^{-5}$)从 $I = \alpha F + (1-\alpha)B$
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中解出 $F$,使半透明像素的颜色摆脱背景污染;不可用时回退启发式反混合。
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### 5.2 定向去溢色(despill)
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以背景 Lab 色度方向 $\hat d = (a_c, b_c)/\lVert\cdot\rVert$ 为轴,对前景带
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(含向外扩张 2 px)中沿该轴超出边距 $m = 4.0$ 的色度分量按权回拉:
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$$\mathrm{excess} = \max(\rho - m,\, 0), \qquad
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(a, b) \leftarrow (a, b) - w \cdot \mathrm{excess} \cdot \hat d$$
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权重 $w$ 由 alpha 权(不透明区全力,近透明区按下限 0.35 缓和)与色度权
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(excess 归一)相乘。只动 $a^*b^*$、保留亮度 $L$,故发丝纹理与明暗不受损。
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该式对任意平色背景成立:饱和绿幕退化为经典通道抑制,低饱和 pastel
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背景(无主导 RGB 通道)由同一投影统一处理。
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## 6. 设计原则小结
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1. **分权与制衡**:拓扑归分割、颜色归色度、混合比例归 matting 模型;
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任何一方不得越界(如色度不得推翻分割的拓扑判断)。
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2. **证据分级**:证据越孤立,启用门槛越高(规则 2 的 $0.15$ 对规则 3 的
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$0.60$)。
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3. **弱者才可被否决**:后验修正(压制)只作用于上游不确定的区域——
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trimap 限定作用域(未知带),matte 置信门限定作用强度。
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4. **硬保证优先**:三值接口 + 硬钳制换来"确定区零泄漏"的结构保证;
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连续证据经旁路(压制、置信门、alpha 种子)参与,不稀释保证。
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5. **显式失败**:背景探测不达标即报错,拒绝在错误先验上静默产出。
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## 7. 局限与评估中的扩展
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**已知局限**:发丝间隙中颜色已漂移的背景残留(bgc $\approx 0.07$,偏离
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$\tau_{fg}$ 之下)同时骗过三方——chroma 视其为前景、分割置信度高、
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ViTMatte 判其为发丝高光($\alpha_{raw}$ 中位 $0.989$),四个模型族
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(ViTMatte Com-1K / D646、BiRefNet_HR-matting、SEMat-SAM2)对其中约四成
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像素一致判不透明。详见 docs/hair_gap_artifacts.md。
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**交叉模型置信否决(已落地,默认开启)**:引入一个 trimap-free matting
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模型(BiRefNet_HR-matting, 2048)作第二意见 $\alpha_{2nd}$,仅在色度定义
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的可疑区($\rho \geq 3$ 且 $L \geq 45$ 且非确定背景,边界高斯羽化)内、
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且主结果**假自信**的像素上行使否决,采用保守的 min 融合(视觉评审否决了
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更激进的意见锐化变体):
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$$\alpha' = \mathrm{lerp}\big(\alpha,\; \min(\alpha,\, \alpha_{2nd}),\; g\big),
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\qquad g = \mathrm{zone} \times S(\alpha;\, 0.70,\, 0.95)$$
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该设计延续原则 3:第二意见的发言范围由色度划定,可否决对象由置信门限定,
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且只许压低、不许抬高——确定背景的零 alpha 结构上不可能被扰动;软发丝
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(本就半透明,门控豁免)与暗发丝(亮度豁免)不受影响。可疑区内它有意
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凌驾于 trimap-FG 硬钳制之上:待清除的残留多数恰是 trimap-FG。
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## 附录:关键默认参数
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| 模块 | 参数 | 默认值 |
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| 背景探测 | 簇半径 / 边框占比门限 / 角容差 | 12 / 0.55 / 20 |
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| 置信度场 | $\sigma_{\mathrm{lab}}$ 下限 / $\sigma_{\mathrm{rgb}}$ 下限 | 10 / 0.08 |
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| Trimap | $\tau_{bg}$ / $\tau_{fg}$ / $\tau_{low}$ / $\tau_{core}$ / $\rho$ 门限 | 0.92 / 0.12 / 0.15 / 0.60 / 4.0 |
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| 压制 | bgc 斜坡 / matte 门斜坡 / 强度 | 0.35–0.80 / 0.85–0.98 / 1.0 |
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| 清理 | 最小连通域 / 填孔面积比 | $10^{-5}$ / $2\times10^{-5}$ |
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| 去溢色 | 边距 $m$ / 强度 / alpha 权下限 | 4.0 / 0.92 / 0.35 |
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| 交叉否决 | $\rho$ 门限 / $L$ 门限 / 羽化 $\sigma$ / 置信门 lo–hi | 3.0 / 45 / 2.0 / 0.70–0.95 |
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| 模型 | 分割 / matting / 第二意见 / 设备 | BiRefNet@1024 / ViTMatte-base / BiRefNet_HR-matting@2048 / cpu |
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