Vision-Language预培训是一个新兴和快速发展的研究主题，将多模态知识从丰富的资源预训练任务转移到有限资源下游任务。与主要学习单个通用编码器的现有作品不同，我们提出了一种可训练的通用编码器 - 解码器网络（UNI-EDEN），以促进视觉语言感知（例如，视觉问题应答）和生成（例如，图像标题）。 UNI-EDEN是一种基于双流变换器的结构，由三个模块组成：对象和句子编码器，其单独了解每个模态的表示，以及通过模态交互能够实现多模态推理和句子的句子解码器。考虑到每个图像的语言表示可以跨越该层次结构的不同粒度，包括从简单到全面，个人标签，短语和自然句子，我们通过多粒愿景语言代理任务预先列车UNI-EDEN：屏蔽对象分类（MOC），蒙版区域短语生成（MRPG），图像句匹配（ISM）和屏蔽句生成（MSG）。以这种方式，UNI-EDEN赋予了多模态表示提取和语言建模的功率。广泛的实验证明了通过微调到四个视觉语言感知和发电下游任务来展示Uni-Eden的概括性。

BERT型结构导致了视觉语言预培训的革命，并在众多视觉语言下游任务上实现最先进的结果。现有解决方案主要用掩码令牌的多模态输入大小化，以触发基于掩码的代理预训练任务（例如，屏蔽语言建模和屏蔽对象/帧预测）。在这项工作中，我们认为这种掩码的输入将不可避免地引入跨模型匹配代理任务的噪声，从而留下探索的固有视觉语言协会。作为替代方案，我们推导出一种特定形式的用于视频预培训的跨模型代理目标，即对比跨模型匹配和去噪（Coco）。通过将蒙版帧/单词序列视为主要取消屏蔽的噪声增强，通过同时追求掩蔽和未掩蔽输入之间的模态匹配和模态匹配和模态的帧间匹配和模态的帧内偏离，通过对比方式来加强视频协会。我们的CoCo代理目标可以进一步集成到用于视频预训练的任何BERT型编码器解码器结构中，被命名为对比跨模态伯特（Coco-Bert）。我们在电视数据集上预先火车Coco-Bert以及新收集的大型GIF视频数据集（动作）。通过广泛的下游任务（例如，跨模型检索，视频问题回答和视频标题）进行广泛的实验，我们证明了Coco-Bert作为预训练的结构的优越性。

We present ViLBERT (short for Vision-and-Language BERT), a model for learning task-agnostic joint representations of image content and natural language. We extend the popular BERT architecture to a multi-modal two-stream model, processing both visual and textual inputs in separate streams that interact through co-attentional transformer layers. We pretrain our model through two proxy tasks on the large, automatically collected Conceptual Captions dataset and then transfer it to multiple established vision-and-language tasks -visual question answering, visual commonsense reasoning, referring expressions, and caption-based image retrieval -by making only minor additions to the base architecture. We observe significant improvements across tasks compared to existing task-specific modelsachieving state-of-the-art on all four tasks. Our work represents a shift away from learning groundings between vision and language only as part of task training and towards treating visual grounding as a pretrainable and transferable capability.Preprint. Under review.

This paper presents a unified Vision-Language Pre-training (VLP) model. The model is unified in that (1) it can be finetuned for either vision-language generation (e.g., image captioning) or understanding (e.g., visual question answering) tasks, and (2) it uses a shared multi-layer transformer network for both encoding and decoding, which differs from many existing methods where the encoder and decoder are implemented using separate models. The unified VLP model is pre-trained on a large amount of image-text pairs using the unsupervised learning objectives of two tasks: bidirectional and sequence-to-sequence (seq2seq) masked vision-language prediction. The two tasks differ solely in what context the prediction conditions on. This is controlled by utilizing specific self-attention masks for the shared transformer network. To the best of our knowledge, VLP is the first reported model that achieves state-of-the-art results on both vision-language generation and understanding tasks, as disparate as image captioning and visual question answering, across three challenging benchmark datasets: COCO Captions, Flickr30k Captions, and VQA 2.0. The code and the pre-trained models are available at https://github.com/LuoweiZhou/VLP.

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.

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

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。

Large-scale pre-training methods of learning cross-modal representations on image-text pairs are becoming popular for vision-language tasks. While existing methods simply concatenate image region features and text features as input to the model to be pre-trained and use selfattention to learn image-text semantic alignments in a brute force manner, in this paper, we propose a new learning method Oscar 1 , which uses object tags detected in images as anchor points to significantly ease the learning of alignments. Our method is motivated by the observation that the salient objects in an image can be accurately detected, and are often mentioned in the paired text. We pre-train an Oscar model on the public corpus of 6.5 million text-image pairs, and fine-tune it on downstream tasks, creating new state-of-the-arts on six well-established vision-language understanding and generation tasks. 2

自我监督的视觉和语言预处理（VLP）旨在从大规模的图像文本数据中学习可转移的多模式表示形式，并在填充后在广泛的视觉范围内实现强大的表现。以前的主流VLP方法通常采用依靠外部对象检测器来编码多模式变压器框架中的图像的两步策略，该框架遭受了限制性对象概念空间，有限的图像上下文和效率低下的计算。在本文中，我们提出了一个对象感知的端到端VLP框架，该框架将来自CNN的图像网格特征直接馈送到变压器中，并共同学习多模式表示。更重要的是，我们建议执行对象知识蒸馏，以促进在不同语义级别的学习跨模式对齐。为了实现这一目标，我们通过将对象特征及其来自外部检测器的语义标签作为监督来设计两个新颖的借口任务：1。）对象引导的蒙版视觉建模任务的重点是在多模式变压器中强制执行对象感知的表示的学习； 2.）短语区域对准任务旨在通过利用语言空间中名词短语和对象标签之间的相似性来改善跨模式对齐。对各种视觉语言任务进行的广泛实验证明了我们提出的框架的功效，并且我们在现有的预科策略中实现了竞争性或优越的表现。

在过去的几年中，训练前模型的出现将单峰领域（例如计算机视觉（CV）和自然语言处理（NLP））带到了一个新时代。实质性的作品表明它们对下游大学任务有益，并避免从头开始训练新的模型。那么，此类预训练的模型可以应用于多模式任务吗？研究人员探索了这个问题并取得了重大进展。本文调查了视觉预训练（VLP）的最新进展和新的前沿，包括图像文本和视频文本预训练。为了使读者更好地掌握VLP，我们首先从五个方面回顾了其最新进展：功能提取，模型体系结构，培训预训练目标，预训练数据集和下游任务。然后，我们详细概述了特定的VLP模型。最后，我们讨论了VLP中的新边界。据我们所知，这是对VLP的首次调查。我们希望这项调查能够阐明VLP领域的未来研究。

近年来，统一的视觉语言框架已经大大提高，其中大多数采用编码器架构将图像文本任务统一为序列到序列的生成。但是，现有的视频语言（VIDL）模型仍需要在每个任务的模型体系结构和培训目标中进行特定于任务的设计。在这项工作中，我们探索了一个统一的VIDL框架薰衣草，其中蒙版语言建模（MLM）用作所有前训练和下游任务的常见接口。这样的统一导致了简化的模型体系结构，在多模式编码器之上，只需要一个轻巧的MLM头，而不是具有更多参数的解码器。令人惊讶的是，实验结果表明，这个统一的框架在14个VIDL基准测试中实现了竞争性能，涵盖了视频问答，文本到视频检索和视频字幕。广泛的分析进一步证明了薰衣草比现有VIDL方法的优势：（i）在多任务列出时仅使用一组参数值支持所有下游任务； （ii）对各种下游任务的几乎没有概括； （iii）在视频问题回答任务上启用零射门评估。代码可从https://github.com/microsoft/lavender获得。

随着图像文本对的大量数据以及视觉和语言（V＆L）任务的多样性，学者在该研究领域引入了大量的深度学习模型。此外，近年来，转移学习还显示出在计算机愿景中的巨大成功，例如图像分类，对象检测等以及在自然语言处理中以进行问答，机器翻译等的自然语言处理。继承转移学习的精神， V＆L的研究工作已经在大规模数据集上设计了多种预训练技术，以增强下游任务的性能。本文的目的是提供当代V＆L预审前模型的全面修订。特别是，我们对预处理的方法进行了分类和描述，以及最先进的视觉和语言预训练模型的摘要。此外，还提供了培训数据集和下游任务的列表，以进一步提高V＆L预处理的观点。最后，我们决定采取进一步的一步，讨论众多未来研究的方向。

Vision-Language预培训（VLP）旨在从图像文本对中学习多模态表示，并以微调方式为下游视觉语言任务服务。主导VLP模型采用CNN变压器架构，该架构将图像与CNN嵌入，然后使用变压器对齐图像和文本。视觉内容之间的视觉关系在图像理解中发挥着重要作用，并且是模态对齐学习的基本。然而，由于局部接受领域在建模远程依赖性方面的弱点，CNNS具有局限性。因此，在相同的变压器网络中封装了学习视觉关系和模态对齐的两个目标。这种设计可能通过忽略每个目标的专用特性来限制变压器中的模态对准学习。为了解决这个问题，我们提出了一个完全变压器视觉嵌入VLP，以更好地学习视觉关系，进一步促进模态对齐。具体地，我们提出了一个名为Domank跨性流量的度量（IMF），以测量视觉和语言模态之间的交互（即，互别互别）。我们还设计了一种名为Massed Featuber Resollion（MFR）的新型屏蔽优化机制，在变压器中进一步推广了模范间学习。据我们所知，这是第一项探索VLP中可视化特征学习的变压器的利益的研究。我们在广泛的视觉语言任务中验证了我们的方法，包括图像文本检索，视觉问题应答（VQA），视觉征求和视觉推理。我们的方法不仅优于最先进的VLP性能，而且还显示了对IMF度量的好处。

以前的视觉语言预训练模型主要构建具有令牌和对象（像素）的多模式输入，然后在它们之间执行交叉模式相互作用。我们认为，只有令牌和对象的输入限制了诸如短语到区域接地之类的高级语义对齐。同时，多层次对齐本质上是一致的，并且能够协同促进表示形式学习。因此，在本文中，我们建议学习视觉预训练（MVPTR）的多级语义一致性。在MVPTR中，我们遵循两种方式的嵌套结构，以引入概念为高级语义。为了简化从多模式多级输入的学习，我们的框架分为两个阶段，第一阶段着重于模式内多级表示学习，第二阶段通过粗粒和细粒度跨模态强化了跨模式的交互语义对齐任务。除了常用的图像文本匹配和掩盖语言模型任务外，我们还引入了第一阶段蒙版概念恢复任务以增强概念表示学习，第二阶段的另外两个任务在第二阶段中，以明确鼓励跨跨层次的多层次对准方式。我们的代码可在https://github.com/junction4nako/mvp_pytorch上找到。

现有视觉语言预训练（VLP）方法主要依赖于配对的图像文本数据集，这些数据集由大量人类劳动注释，或者从互联网上爬行，然后是精心制作的数据清洁技术。为了减少对良好的图像文本对的依赖，有望直接利用仅大规模的仅文本和仅图像的语料库。本文提出了一种数据增强方法，即跨模式cutmix（CMC），用于在未配对的VLP中进行隐式跨模式对齐学习。具体而言，CMC将自然句子从文本视图转换为多模式视图，在该视图中，句子中的视觉词语单词被带有相似语义的各种图像贴片随机替换。拟议中的CMC有几个吸引人的礼节。首先，它增强了数据多样性，同时保持语义含义完好无损地解决了对齐数据稀缺的问题；其次，通过将跨模式噪声连接到单模式数据上，它指导模型以学习跨模态的令牌级相互作用，以更好地降级。此外，我们提出了一种名为VLMIXER的新的未配对VLP方法，该方法将CMC与对比度学习集成在一起，以将Uni-Mododal和多模式视图汇总在一起，以在不同模式之间进行更好的实例级别对齐。在五个下游任务上进行的广泛实验表明，VLMIXER可以超过以前最先进的未配对VLP方法。

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。

Vision-Language Transformers can be learned without human labels (e.g. class labels, bounding boxes, etc). Existing work, whether explicitly utilizing bounding boxes or patches, assumes that the visual backbone must first be trained on ImageNet class prediction before being integrated into a multimodal linguistic pipeline. We show that this is not necessary and introduce a new model Vision-Language from Captions (VLC) built on top of Masked Auto-Encoders that does not require this supervision. In fact, in a head-to-head comparison between ViLT, the current state-of-the-art patch-based vision-language transformer which is pretrained with supervised object classification, and our model, VLC, we find that our approach 1. outperforms ViLT on standard benchmarks, 2. provides more interpretable and intuitive patch visualizations, and 3. is competitive with many larger models that utilize ROIs trained on annotated bounding-boxes.

This paper presents a detailed study of improving visual representations for vision language (VL) tasks and develops an improved object detection model to provide object-centric representations of images. Compared to the most widely used bottom-up and top-down model [2], the new model is bigger, better-designed for VL tasks, and pre-trained on much larger training corpora that combine multiple public annotated object detection datasets. Therefore, it can generate representations of a richer collection of visual objects and concepts. While previous VL research focuses mainly on improving the vision-language fusion model and leaves the object detection model improvement untouched, we show that visual features matter significantly in VL models. In our experiments we feed the visual features generated by the new object detection model into a Transformer-based VL fusion model OSCAR [21], and utilize an improved approach OSCAR+ to pre-train the VL model and fine-tune it on a wide range of downstream VL tasks. Our results show that the new visual features significantly improve the performance across all VL tasks, creating new state-of-the-art results on seven public benchmarks. Code, models and pre-extracted features are released at https://github.com/pzzhang/VinVL. ♥ Microsoft Corporation♠ University of Washington † indicates equal contributions.

随着视觉前训练的成功，我们目睹了最先进的方式，以多模式的理解和产生推动。但是，当前的预训练范式不能一次靶向所有模式（例如，文本生成和图像生成），或者需要多重设计良好的任务，从而显着限制可伸缩性。我们证明，可以通过文本和图像序列的前缀语言建模目标学习统一的模态模型。得益于简单但功能强大的预训练范式，我们提出的模型Davinci非常易于训练，可扩展到巨大的数据，并且可以适应跨模态（语言 /视觉 /视觉+语言）的各种下游任务（类型）（理解） / generation）和设置（例如，零射，微调，线性评估）具有单个统一体系结构。达文奇（Davinci）在26个理解 /发电任务的广泛范围内实现了竞争性能，并且在大多数任务上都超过了以前的统一视力语言模型，包括Imagenet分类（+1.6％），VQAV2（+1.4％）（+1.4％），可可标题生成（Bleu@@@@@ 4 +1.1％，苹果酒 +1.5％）和可可图像生成（ +0.9％，FID -1.0％），在可比的模型和数据量表处。此外，我们通过在异质和广泛的分布覆盖范围内报告不同尺度的量表上的性能，为将来的研究提供了明确的基准。我们的结果建立了新的，更强的基线，以便将来在不同的数据量表上进行比较，并阐明了更广泛地比较VLP模型的困难。

最近，许多研究表明，通过使用多模式的训练预训练目标扩展BERT体系结构，在各种视觉语言多模式任务（例如图像字幕和视觉问题）上进行了令人印象深刻的表现。在这项工作中，我们探讨了医学领域中的一系列多模式表示任务，专门使用放射学图像和非结构化报告。我们提出了医学视觉语言学习者（MEDVILL），该语言学习者采用基于BERT的建筑与一种新型的多模式注意掩盖方案相结合，以最大程度地提高概括性能，以实现视力语言理解任务（诊断分类，医疗图像报告，医学视觉，医疗视觉效果问答）和视觉生成任务（放射学报告生成）。通过统计和严格评估四个下游任务的拟议模型，该模型具有三个X光摄影图像报告数据集（Mimic-CXR，Open-I和VQA-RAD），我们从经验上凭经验证明了MEDVILL的卓越下游任务，包括各种基准，包括任务 - 特定体系结构。源代码可公开可用：https：//github.com/supersupermoon/medvill