在本文中,我们提出了一种单一统一的变压器(UFO),其能够处理视觉语言的单峰输入(例如,图像或语言)或多模式输入(例如,图像和问题的串联)( VL)表示学习。现有方法通常为每个模态和/或特定融合网络设计个人网络,用于多模式任务。为了简化网络架构,我们使用单个变压器网络并在VL预培训期间强制执行多任务学习,其包括图像文本对比丢失,图像文本匹配丢失和基于双向的屏蔽语言建模损耗SEQ2Seq注意面具。相同的变压器网络用作不同预训练任务中的图像编码器,文本编码器或融合网络。经验上,我们观察不同任务之间的冲突,并在视觉问题应答,Coco图像标题(交叉熵优化)和Nocaps(在香料中)实现新的艺术状态。在其他下游任务中,例如,图像文本检索,我们也实现了竞争性能。
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Vision-and语言(VL)预培训已被证明对各种VL下游任务非常有效。虽然最近的工作表明,基于完全变换器的VL模型可以比以前的基于区域特征的方法更有效,但它们在下游任务上的性能通常显着降低。在本文中,我们呈现仪表〜(\ textbf {m} ultimodal \ textbf {e} nd-to-text \ textbf {t} ransform \ textbf {er}),我们通过它系统地调查如何设计和预先列车基于完全变换器的VL模型以端到端的方式。具体而言,我们将模型设计沿多个尺寸分析:视觉编码器(例如,剪辑 - vit,Swin变压器),文本编码器(例如,Roberta,Deberta),多模式融合(例如,合并注意力与共同关注),架构设计(例如,仅编码器与编码器 - 解码器)和预训练目标(例如,屏蔽图像建模)。我们对广泛的VL任务进行全面实验,并提供有关如何在保持快速推理速度的同时培训表演VL变压器的见解。值得注意的是,仪表〜使用仅使用4M图像进行预培训的VQAV2 TEST-STD设置的精度为77.64 \%,超过最先进的区域特征的VINVL模型+1.04 \%,以及优于以前最好的完全变换器的ALBEF模型+1.6 \%。
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Joint image-text embedding is the bedrock for most Visionand-Language (V+L) tasks, where multimodality inputs are simultaneously processed for joint visual and textual understanding. In this paper, we introduce UNITER, a UNiversal Image-TExt Representation, learned through large-scale pre-training over four image-text datasets (COCO, Visual Genome, Conceptual Captions, and SBU Captions), which can power heterogeneous downstream V+L tasks with joint multimodal embeddings. We design four pre-training tasks: Masked Language Modeling (MLM), Masked Region Modeling (MRM, with three variants), Image-Text Matching (ITM), and Word-Region Alignment (WRA). Different from previous work that applies joint random masking to both modalities, we use conditional masking on pre-training tasks (i.e., masked language/region modeling is conditioned on full observation of image/text). In addition to ITM for global image-text alignment, we also propose WRA via the use of Optimal Transport (OT) to explicitly encourage finegrained alignment between words and image regions during pre-training. Comprehensive analysis shows that both conditional masking and OTbased WRA contribute to better pre-training. We also conduct a thorough ablation study to find an optimal combination of pre-training tasks. Extensive experiments show that UNITER achieves new state of the art across six V+L tasks (over nine datasets), including Visual Question
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We study joint learning of Convolutional Neural Network (CNN) and Transformer for vision-language pre-training (VLPT) which aims to learn cross-modal alignments from millions of image-text pairs. State-of-the-art approaches extract salient image regions and align regions with words step-by-step. As region-based visual features usually represent parts of an image, it is challenging for existing visionlanguage models to fully understand the semantics from paired natural languages. In this paper, we propose SOHO to "See Out of tHe bOx" that takes a whole image as input, and learns vision-language representation in an endto-end manner. SOHO does not require bounding box annotations which enables inference 10 times faster than regionbased approaches. In particular, SOHO learns to extract comprehensive yet compact image features through a visual dictionary (VD) that facilitates cross-modal understanding. VD is designed to represent consistent visual abstractions of similar semantics. It is updated on-the-fly and utilized in our proposed pre-training task Masked Visual Modeling (MVM). We conduct experiments on four well-established vision-language tasks by following standard VLPT settings. In particular, SOHO achieves absolute gains of 2.0% R@1 score on MSCOCO text retrieval 5k test split, 1.5% accuracy on NLVR 2 test-P split, 6.7% accuracy on SNLI-VE test split, respectively.
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从纯图像和具有对比性损失的纯图像和文本预测的自我监督的视觉语言是有效的,但是由于双流式体系结构仅在全球层面上与图像和文本表示形式对齐,因此忽略了细粒度​​的对齐。早些时候,受监督的,非对比度的方法具有更细粒度的对齐方式,但需要致密的注释,这些注释不可伸缩。我们提出了一个单个流体系结构,该体系结构使用两个新颖的任务:对称交叉模式重建(XMM)和一个伪标记的关键字预测,将图像和语言对齐:全局,细粒度的补丁和概念/语义(PSL)。在XMM中,我们从一种模态掩盖了输入令牌,并使用跨模式信息重建掩盖的令牌,从而改善了两种模式之间的细粒度对齐。在PSL中,我们使用注意力在标题中选择关键字,使用动量编码器推荐标题中缺少但在图像中表示的其他重要关键字,然后训练视觉编码器以预测这些关键字的存在,并帮助它。学习对于将文本令牌接地到图像区域至关重要的语义概念。我们证明了对图像文本检索,接地,视觉问题的回答/推理的竞争性能和提高的数据效率,以针对对更多数据进行培训的较大模型和模型。 Zaidkhan.me/simla上可用的代码和型号。
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最先进的愿景和愿景和语言模型依靠大规模的Visio-linguisting预借鉴,以获得各种下游任务的良好性能。通常,这种模型通常是跨模态(对比)或多模态(具有早期融合)但不是两者;它们通常只针对特定的方式或任务。有希望的方向将是使用单一整体普遍模型,作为“基础”,目标是一次性的所有方式 - 真正的视觉和语言基础模型应该擅长视力任务,语言任务和交叉和多数模态视觉和语言任务。我们将Flava介绍在这样的模型中,并在跨越这些目标模式的广泛的35个任务上展示令人印象深刻的性能。
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我们介绍了一个名为VL-BEIT的视觉基础模型,这是一种双向多模式变压器,通过生成预处理学习。我们的极简主义解决方案通过共享变压器对单接和多模式数据进行掩盖的预测。具体而言,我们对图像文本对,文本上的掩盖语言建模以及图像上的掩盖图像建模进行了掩盖视觉模型。VL-从头开始学习,其中一项统一的预处理任务,一个共用的骨干和一阶段的训练。我们的方法在概念上是简单的,并且在经验上有效。实验结果表明,VL-BEIT在各种视觉语言基准(例如视觉问题回答,视觉推理和图像文本检索)上获得了强大的结果。此外,我们的方法学习可转移的视觉特征,在图像分类方面实现竞争性能以及语义分割。
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随着变压器的发展,近年来预先训练的模型已经以突破性的步伐发展。他们在自然语言处理(NLP)和计算机视觉(CV)中主导了主流技术。如何将预训练适应视觉和语言(V-L)学习和改善下游任务绩效成为多模式学习的重点。在本文中,我们回顾了视力语言预训练模型(VL-PTMS)的最新进展。作为核心内容,我们首先简要介绍了几种方法,将原始图像和文本编码为单模式嵌入在预训练之前。然后,我们在建模文本和图像表示之间的相互作用时深入研究VL-PTM的主流体系结构。我们进一步提出了广泛使用的预训练任务,然后我们介绍了一些常见的下游任务。我们终于结束了本文,并提出了一些有前途的研究方向。我们的调查旨在为研究人员提供合成和指向相关研究的指针。
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远见和语言预测已成为解决多模式下游任务的普遍方法。当前的趋势是朝着更大的模型和预处理数据集迈进。从长远来看,这一计算头急促似乎是不合理的,而是朝着可持续的解决方案迈进,事实上,排除了资源有限的学术实验室。在这项工作中,我们提出了一个称为VICHA的新框架,该框架有效利用输入数据以通过以下方式提高学习,以: ,(c)利用图像级注释,称为视觉概念,使用现有基础模型(例如剪辑)获得,以提高图像编码器的性能。尽管对数据的预估计少了四倍,但我们的VICHA策略在下游任务(例如图像文本检索,VQA,视觉推理,视觉上和视觉接地)上的其他方法优于其他方法。该代码将在此处公开提供:https://github.com/mshukor/vicha
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我们介绍了一个统一的视觉 - 语言普试模型(VLMO),共同学习双编码器和带有模块化变压器网络的融合编码器。具体而言,我们介绍了模态 - 专家(Mome)变压器的混合,其中每个块包含一个模态特定专家和共同的自我注意层。由于Mome的柔性柔韧性,预先调整的VLMO可以精细调整为viSion语言分类任务的融合编码器,或用作双编码器,用于有效的图像文本检索。此外,我们提出了一个航向的预训练策略,它有效地利用了除了图像文本对之外的大规模图像和仅文本数据。实验结果表明,VLMO在各种视觉语言任务上实现了最先进的结果,包括VQA和NLVR2。代码和预用模型可以在https://aka.ms/vlmo获得。
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探索大规模预处理的基础模型对计算机视觉具有重大兴趣,因为这些模型可以快速转移到许多下游任务中。本文介绍了对比字幕(COCA),这是一种极简主义的设计,旨在为图像文本编码器编码器基础模型预算与对比度损失和字幕损失,从而从剪辑和诸如simvlm之类的生成方法之类的对比方法中包含模型能力。与所有解码器层都参与编码器输出的标准编码器 - 模块变压器相反,可口可乐省略了解码器层的上半部分的交叉注意,以编码单峰文本表示,并串联到剩余的解码器层,这些解码器与图像编码器相交的解码器层多模式图像文本表示。除了对多模态解码器输出的字幕损失外,我们还应用了单峰图像和文本嵌入之间的对比损失,该输出可以预测文本令牌自动加压。通过共享相同的计算图,可以用最小的开销有效地计算两个培训目标。可口可乐是端到端和从头开始的网络尺度alt-text数据和带注释的图像,通过将所有标签视为文本,无缝地统一自然语言监督以进行表示。从经验上讲,可口可乐通过零拍传输或在广泛的下游任务上进行零摄像转移或最少的特定任务适应,跨越视觉识别(Imagenet,Kinetics-400/600/700,瞬间, ),交叉模式检索(MSCOCO,FLICKR30K,MSR-VTT),多模式理解(VQA,SNLI-VE,NLVR2)和图像字幕(MSCOCO,NOCAPS)。值得注意的是,在Imagenet分类方面,COCA获得了86.3%的TOP-1准确性,带有冷冻编码器和学习的分类头90.6%,以及带有填充编码器的Imagenet上的新最先进的91.0%Top-1 Top-1精度。
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本文介绍了Omnivl,这是一种新的基础模型,旨在使用一种通用体系结构来支持图像语言和视频语言任务。它为图像和视频输入采用了统一的基于变压器的视觉编码器,因此可以执行联合图像语言和视频语言预处理。我们首次证明了这样的范式受益于图像和视频任务,而不是传统的单向传输(例如,使用图像语言来帮助视频语言)。为此,我们提出了对图像语言和视频语言的脱钩关节预处理,以有效地将视觉模型分解为空间和时间维度,并在图像和视频任务上获得性能提升。此外,我们引入了一种新颖的统一视觉对比度(UNIVLC)损失,以利用图像文本,视频文本,图像标签(例如,图像分类),视频标签(例如,视频动作识别)在一起受到监督和吵闹的监督预处理数据都尽可能多地利用。无需额外的任务适配器,Omnivl可以同时支持仅视觉任务(例如,图像分类,视频操作识别),跨模式对齐任务(例如,图像/视频 - 文本检索)和多模式理解和生成任务(例如,图像/视频问答,字幕)。我们在各种下游任务上评估Omnivl,并以相似的模型大小和数据量表获得最新的或竞争结果。
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视觉语言(VL)预训练最近受到了广泛的关注。但是,大多数现有的端到端预训练方法只旨在解决诸如图像文本检索,视觉询问答案(VQA)和图像字幕等VL任务,以测试对图像的高级了解,或者仅对目标区域进行测试 - 对诸如短语接地和对象检测等任务的水平理解。我们提出了Fiber(基于回避的变压器),这是一种新的VL模型体系结构,可以无缝处理这两种类型的任务。 Fiber没有将多模式融合到模型深处,而不是将融合后的专用变压器层用于融合,而是通过将交叉注意力插入图像和文本骨干杆中,从而在记忆和性能方面带来了增长。此外,与以前的工作不同,它要么仅在图像文本数据上进行训练,要么在带有框级注释的细粒度数据上进行培训,我们提出了一种两阶段的预训练策略,该策略有效地使用了这两种数据:(( i)基于图像文本数据的粗粒细化预训练;然后是(ii)基于图像文本框数据的细粒度预训练。我们对各种VL任务进行全面的实验,从VQA,图像字幕和检索到短语接地,参考表达理解和对象检测。使用深层多模式融合,结合两阶段的预训练,光纤可对所有任务的强基础进行一致的性能改进,通常使用幅度更优于更多数据的方法。代码可从https://github.com/microsoft/fiber获得。
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在本文中,我们研究了如何在视觉和语言(V+L)表示学习中使用蒙版的信号建模。与其独立开发蒙面语言建模(MLM)和蒙面图像建模(MIM),我们建议建立关节蒙面的视觉和语言建模,其中一种模态的掩盖信号是在另一种方式的帮助下重建的。这是由图像文本配对数据的性质和文本传达几乎相同的信息但以不同格式传达的。在另一种模态下进行的一种模式的掩盖信号重建也可以隐式学习语言令牌和图像贴片之间的跨模式对齐。我们对各种V+L任务的实验表明,该建议的方法不仅可以通过使用大量数据来实现最先进的性能,而且还可以通过有限的培训数据的制度优于其他竞争对手。
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图像和语言建模对于视觉前训练(VLP)至关重要,该培训旨在从大规模配对的图像文本数据中学习多模式表示。但是,我们观察到,大多数现有的VLP方法着重于建模图像和文本特征之间的相互作用,同时忽略图像和文本之间的信息差异,从而遭受焦点偏见。为了解决这个问题,我们提出了一个视觉语言掩盖自动编码器框架(VLMAE)。VLMAE采用视觉生成学习,促进该模型获得细粒度和公正的特征。与以前的作品不同,Vlmae注意图像中几乎所有关键的补丁,提供了更全面的理解。广泛的实验表明,VLMAE在各种视觉语言下游任务中取得更好的性能,包括视觉问答,即使有20%的预训练速度,图像文本检索和视觉接地也是如此。
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当前现有的视觉和语言预训练(VLP)方法的大多数主要集中在如何提取和调整视觉和文本功能上。与主流VLP方法相反,我们强调指出,在训练预训练期间的两个常规应用步骤对预训练模型的性能至关重要:图像介绍(ITM)的内部硬性负面采样(ITM)并分配大型掩盖掩盖语言建模(MLM)的概率。在经验显示上述两个步骤的意外有效性之后,我们系统地设计了砂粒vlp,该砂粒可适应小型批次,以更有效地为ITM挖掘硬性阴性样品,同时维持预训练的计算成本。我们的方法由三个组成部分组成:1)分组的迷你批次采样(砂砾)策略,该策略在迷你批次中收集了类似的示例,2)ITC一致性损失以提高采矿能力,3)MLM的扩大掩蔽概率。因此,我们显示了我们的砂粒vlp在各种下游任务上实现了新的最新性能,计算成本要少得多。此外,我们证明了我们的模型基本上与以前的最先进的ALBEF相提并论,只有三分之一的训练时代在相同的培训数据上。代码可在https://github.com/jaeseokbyun/grit-vlp上找到。
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我们提出了GLIPV2,这是一个接地的VL理解模型,该模型既服务于本地化任务(例如,对象检测,实例分割)和视觉语言(VL)理解任务(例如VQA,图像字幕)。 GLIPV2优雅地将本地化预训练和视觉语言预训练(VLP)具有三个预训练任务:短语接地作为对检测任务的VL重新重新制定,区域词对比度学习作为新型的区域词对比度对比度对比学习任务,以及蒙面的语言建模。这种统一不仅简化了先前的多阶段VLP程序,而且还可以在本地化和理解任务之间实现相互利益。实验结果表明,在各种本地化和理解任务上,单个GLIPV2模型(所有模型权重)在SOTA性能附近实现。该模型还显示了(1)在开放式摄制对象检测任务上进行的强零射击和很少的自适应性能,以及(2)VL理解任务上的卓越接地能力。代码将在https://github.com/microsoft/glip上发布。
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视觉语言预处理框架中的语言方式是天生离散的,在语言词汇中赋予每个单词是语义含义。相比之下,视觉方式本质上是连续和高维的,这可能禁止视觉和语言方式之间的对齐和融合。因此,我们建议通过联合学习一本赋予每个视觉令牌语义的代码手册来“离散”视觉表示。然后,我们利用这些离散的视觉语义作为自我监督的基础真相来构建我们的蒙版图像建模目标,这是蒙版语言建模的对应物,证明了语言模型成功。为了优化代码簿,我们扩展了VQ-VAE的配方,该配方提供了理论保证。实验验证了我们在常见视觉基准测试中的方法的有效性。
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Large-scale vision and language representation learning has shown promising improvements on various vision-language tasks. Most existing methods employ a transformer-based multimodal encoder to jointly model visual tokens (region-based image features) and word tokens. Because the visual tokens and word tokens are unaligned, it is challenging for the multimodal encoder to learn image-text interactions. In this paper, we introduce a contrastive loss to ALign the image and text representations BEfore Fusing (ALBEF) them through cross-modal attention, which enables more grounded vision and language representation learning. Unlike most existing methods, our method does not require bounding box annotations nor high-resolution images. To improve learning from noisy web data, we propose momentum distillation, a self-training method which learns from pseudo-targets produced by a momentum model. We provide a theoretical analysis of ALBEF from a mutual information maximization perspective, showing that different training tasks can be interpreted as different ways to generate views for an image-text pair. ALBEF achieves state-of-the-art performance on multiple downstream visionlanguage tasks. On image-text retrieval, ALBEF outperforms methods that are pre-trained on orders of magnitude larger datasets. On VQA and NLVR 2 , ALBEF achieves absolute improvements of 2.37% and 3.84% compared to the state-ofthe-art, while enjoying faster inference speed. Code and models are available at https://github.com/salesforce/ALBEF.
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我们提出了一种跨模型关注蒸馏框架,用于培训双编码器模型,用于了解视觉语言理解任务,例如视觉推理和视觉问题应答。双编码器模型的推理速度比Fusion-encoder模型更快,并在推理期间启用图像和文本的预算。然而,双编码器模型中使用的浅交互模块不足以处理复杂的视觉语言理解任务。为了学习图像和文本的深度互动,我们引入了跨模型注意蒸馏,它使用融合编码器模型的图像到文本和文本到图像注意力分布来指导我们的双编码器的培训模型。此外,我们表明,适用于预训练和微调阶段的跨模型注意蒸馏实现了进一步的改进。实验结果表明,蒸馏的双编码器模型可实现视觉推理,视觉征求和视觉问题的竞争性能,同时享受比Fusion-Conoder模型更快的推理速度。我们的代码和型号将在https://github.com/kugwzk/distilled -dualiCoder上公开提供。
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