Artificial Intelligence (AI) and its applications have sparked extraordinary interest in recent years. This achievement can be ascribed in part to advances in AI subfields including Machine Learning (ML), Computer Vision (CV), and Natural Language Processing (NLP). Deep learning, a sub-field of machine learning that employs artificial neural network concepts, has enabled the most rapid growth in these domains. The integration of vision and language has sparked a lot of attention as a result of this. The tasks have been created in such a way that they properly exemplify the concepts of deep learning. In this review paper, we provide a thorough and an extensive review of the state of the arts approaches, key models design principles and discuss existing datasets, methods, their problem formulation and evaluation measures for VQA and Visual reasoning tasks to understand vision and language representation learning. We also present some potential future paths in this field of research, with the hope that our study may generate new ideas and novel approaches to handle existing difficulties and develop new applications.
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场景图是一个场景的结构化表示，可以清楚地表达场景中对象之间的对象，属性和关系。随着计算机视觉技术继续发展，只需检测和识别图像中的对象，人们不再满足。相反，人们期待着对视觉场景更高的理解和推理。例如，给定图像，我们希望不仅检测和识别图像中的对象，还要知道对象之间的关系（视觉关系检测），并基于图像内容生成文本描述（图像标题）。或者，我们可能希望机器告诉我们图像中的小女孩正在做什么（视觉问题应答（VQA）），甚至从图像中移除狗并找到类似的图像（图像编辑和检索）等。这些任务需要更高水平的图像视觉任务的理解和推理。场景图只是场景理解的强大工具。因此，场景图引起了大量研究人员的注意力，相关的研究往往是跨模型，复杂，快速发展的。然而，目前没有对场景图的相对系统的调查。为此，本调查对现行场景图研究进行了全面调查。更具体地说，我们首先总结了场景图的一般定义，随后对场景图（SGG）和SGG的发电方法进行了全面和系统的讨论，借助于先验知识。然后，我们调查了场景图的主要应用，并汇总了最常用的数据集。最后，我们对场景图的未来发展提供了一些见解。我们相信这将是未来研究场景图的一个非常有帮助的基础。
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深度学习技术导致了通用对象检测领域的显着突破，近年来产生了很多场景理解的任务。由于其强大的语义表示和应用于场景理解，场景图一直是研究的焦点。场景图生成（SGG）是指自动将图像映射到语义结构场景图中的任务，这需要正确标记检测到的对象及其关系。虽然这是一项具有挑战性的任务，但社区已经提出了许多SGG方法并取得了良好的效果。在本文中，我们对深度学习技术带来了近期成就的全面调查。我们审查了138个代表作品，涵盖了不同的输入方式，并系统地将现有的基于图像的SGG方法从特征提取和融合的角度进行了综述。我们试图通过全面的方式对现有的视觉关系检测方法进行连接和系统化现有的视觉关系检测方法，概述和解释SGG的机制和策略。最后，我们通过深入讨论当前存在的问题和未来的研究方向来完成这项调查。本调查将帮助读者更好地了解当前的研究状况和想法。
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本文对过去二十年来对自然语言生成（NLG）的研究提供了全面的审查，特别是与数据到文本生成和文本到文本生成深度学习方法有关，以及NLG的新应用技术。该调查旨在（a）给出关于NLG核心任务的最新综合，以及该领域采用的建筑;（b）详细介绍各种NLG任务和数据集，并提请注意NLG评估中的挑战，专注于不同的评估方法及其关系;（c）强调一些未来的强调和相对近期的研究问题，因为NLG和其他人工智能领域的协同作用而增加，例如计算机视觉，文本和计算创造力。
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医学视觉问题应答（VQA）是医疗人工智能和流行的VQA挑战的组合。鉴于医学形象和在自然语言中的临床相关问题，预计医疗VQA系统将预测符号和令人信服的答案。虽然一般域VQA已被广泛研究，但医疗VQA仍然需要特定的调查和探索，因为它的任务特征是。在本调查的第一部分，我们涵盖并讨论了关于数据源，数据数量和任务功能的公开可用的医疗VQA数据集。在第二部分中，我们审查了医疗VQA任务中使用的方法。在最后，我们分析了该领域的一些有效的挑战，并讨论了未来的研究方向。
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目前的视觉问题应答（VQA）任务主要考虑回答自然图像的人为注释问题。然而，除了自然图像之外，在视觉理解和推理研究中仍然可以解读具有语义丰富性的抽象图。在这项工作中，我们介绍了ICON问题的新挑战（ICONQA），其目标是在图标图像上下文中回答问题。我们发布了ICONQA，这是一个由107,439个问题和三个子任务组成的大型数据集：多图像选择，多文本选择和填充空白。 ICONQA数据集是由真实世界图中的启发，突出了抽象图理解和综合认知推理的重要性。因此，ICONQA不仅需要对象识别和文本理解等感知技能，而且还需要多种认知推理技能，例如几何推理，致辞推理和算术推理。为了促进潜在的iconqa模型来学习图标图像的语义表示，我们进一步发布了一个图标数据集图标645，其中包含377级上的645,687个彩色图标。我们进行广泛的用户研究和盲目实验，并重现各种先进的VQA方法来基准iconQA任务。此外，我们开发了一个强大的ICONQA基线Patch-TRM，它应用金字塔跨模型变压器，其中包含在图标数据集上预先培训的输入图嵌入式。 iconqa和图标645可在https://iconqa.github.io提供。
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视觉问题应答（VQA）是一个具有挑战性的任务，在计算机视觉和自然语言处理领域中引起了越来越多的关注。然而，目前的视觉问题回答具有语言偏差问题，这减少了模型的稳健性，对视觉问题的实际应用产生了不利影响。在本文中，我们首次对该领域进行了全面的审查和分析，并根据三个类别对现有方法进行分类，包括增强视觉信息，弱化语言前瞻，数据增强和培训策略。与此同时，依次介绍相关的代表方法，依次汇总和分析。揭示和分类语言偏见的原因。其次，本文介绍了主要用于测试的数据集，并报告各种现有方法的实验结果。最后，我们讨论了该领域的可能的未来研究方向。
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视觉问题应答（VQA）任务利用视觉图像和语言分析来回回答图像的文本问题。它是一个流行的研究课题，在过去十年中越来越多的现实应用。本文介绍了我们最近对AliceMind-MMU的研究（阿里巴巴的编码器 - 解码器来自Damo Academy - 多媒体理解的机器智能实验室），其比人类在VQA上获得相似甚至略微更好的结果。这是通过系统地改善VQA流水线来实现的，包括：（1）具有全面的视觉和文本特征表示的预培训; （2）与学习参加的有效跨模型互动; （3）一个新颖的知识挖掘框架，具有专门的专业专家模块，适用于复杂的VQA任务。处理不同类型的视觉问题，需要具有相应的专业知识在提高我们的VQA架构的表现方面发挥着重要作用，这取决于人力水平。进行了广泛的实验和分析，以证明新的研究工作的有效性。
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根据图像回答语义复杂的问题是在视觉问题应答（VQA）任务中的具有挑战性。虽然图像可以通过深度学习来良好代表，但是始终简单地嵌入问题，并且不能很好地表明它的含义。此外，视觉和文本特征具有不同模式的间隙，很难对齐和利用跨模块信息。在本文中，我们专注于这两个问题，并提出了一种匹配关注（GMA）网络的图表。首先，它不仅为图像构建图形，而且在句法和嵌入信息方面构建了该问题的图表。接下来，我们通过双级图形编码器探讨了模特内的关系，然后呈现双边跨模型图匹配注意力以推断图像与问题之间的关系。然后将更新的跨模式特征发送到答案预测模块中以进行最终答案预测。实验表明，我们的网络在GQA数据集和VQA 2.0数据集上达到了最先进的性能。消融研究验证了GMA网络中每个模块的有效性。
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2022-02-11
Recent years have witnessed the resurgence of knowledge engineering which is featured by the fast growth of knowledge graphs. However, most of existing knowledge graphs are represented with pure symbols, which hurts the machine's capability to understand the real world. The multi-modalization of knowledge graphs is an inevitable key step towards the realization of human-level machine intelligence. The results of this endeavor are Multi-modal Knowledge Graphs (MMKGs). In this survey on MMKGs constructed by texts and images, we first give definitions of MMKGs, followed with the preliminaries on multi-modal tasks and techniques. We then systematically review the challenges, progresses and opportunities on the construction and application of MMKGs respectively, with detailed analyses of the strength and weakness of different solutions. We finalize this survey with open research problems relevant to MMKGs.
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连接视觉和语言在生成智能中起着重要作用。因此，已经致力于图像标题的大型研究工作，即用句法和语义有意义的句子描述图像。从2015年开始，该任务通常通过由Visual Encoder组成的管道和文本生成的语言模型来解决任务。在这些年来，两种组件通过对象区域，属性，介绍多模态连接，完全关注方法和伯特早期融合策略的利用而显着发展。但是，无论令人印象深刻的结果，图像标题的研究还没有达到结论性答案。这项工作旨在提供图像标题方法的全面概述，从视觉编码和文本生成到培训策略，数据集和评估度量。在这方面，我们量化地比较了许多相关的最先进的方法来确定架构和培训策略中最有影响力的技术创新。此外，讨论了问题的许多变体及其开放挑战。这项工作的最终目标是作为理解现有文献的工具，并突出显示计算机视觉和自然语言处理的研究领域的未来方向可以找到最佳的协同作用。
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Despite progress in perceptual tasks such as image classification, computers still perform poorly on cognitive tasks such as image description and question answering. Cognition is core to tasks that involve not just recognizing, but reasoning about our visual world. However, models used to tackle the rich content in images for cognitive tasks are still being trained using the same datasets designed for perceptual tasks. To achieve success at cognitive tasks, models need to understand the interactions and relationships between objects in
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社交媒体网络已成为人们生活的重要方面，它是其思想，观点和情感的平台。因此，自动化情绪分析（SA）对于以其他信息来源无法识别人们的感受至关重要。对这些感觉的分析揭示了各种应用，包括品牌评估，YouTube电影评论和医疗保健应用。随着社交媒体的不断发展，人们以不同形式发布大量信息，包括文本，照片，音频和视频。因此，传统的SA算法已变得有限，因为它们不考虑其他方式的表现力。通过包括来自各种物质来源的此类特征，这些多模式数据流提供了新的机会，以优化基于文本的SA之外的预期结果。我们的研究重点是多模式SA的最前沿领域，该领域研究了社交媒体网络上发布的视觉和文本数据。许多人更有可能利用这些信息在这些平台上表达自己。为了作为这个快速增长的领域的学者资源，我们介绍了文本和视觉SA的全面概述，包括数据预处理，功能提取技术，情感基准数据集以及适合每个字段的多重分类方法的疗效。我们还简要介绍了最常用的数据融合策略，并提供了有关Visual Textual SA的现有研究的摘要。最后，我们重点介绍了最重大的挑战，并调查了一些重要的情感应用程序。
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视觉问题回答（VQA）本质上是从根本上组成的，许多问题仅通过将它们分解为模块化子问题就可以回答。最新提出的神经模块网络（NMN）采用此策略来问答案，而在现成的布局解析器或有关网络体系结构设计的其他专家政策中，而不是从数据中学习。这些策略导致对输入的语义复杂差异的适应性不令人满意，从而阻碍了模型的表示能力和概括性。为了解决这个问题，我们提出了一个语义吸引的模块化胶囊路由框架，称为Super，以更好地捕获特定实例的视觉 - 语义特征并完善预测的判别性表示。特别是，在超级网络的每一层中都定制了五个功能强大的专用模块以及动态路由器，并构造了紧凑的路由空间，使得可以充分利用各种可自定义的路由，并且可以明确校准视觉声称表示。我们相对证明，我们提出的超级方案在五个基准数据集以及参数效率优势上的有效性和概括能力合理。值得强调的是，这项工作不是在VQA中追求最先进的结果。取而代之的是，我们希望我们的模型有责任为VQA提供建筑学习和表示校准的新颖观点。
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We propose the task of free-form and open-ended Visual Question Answering (VQA). Given an image and a natural language question about the image, the task is to provide an accurate natural language answer. Mirroring real-world scenarios, such as helping the visually impaired, both the questions and answers are open-ended. Visual questions selectively target different areas of an image, including background details and underlying context. As a result, a system that succeeds at VQA typically needs a more detailed understanding of the image and complex reasoning than a system producing generic image captions. Moreover, VQA is amenable to automatic evaluation, since many open-ended answers contain only a few words or a closed set of answers that can be provided in a multiple-choice format. We provide a dataset containing ∼0.25M images, ∼0.76M questions, and ∼10M answers (www.visualqa.org), and discuss the information it provides. Numerous baselines and methods for VQA are provided and compared with human performance. Our VQA demo is available on CloudCV (http://cloudcv.org/vqa).
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2022-04-26
视觉表示学习在各种现实世界中无处不在，包括视觉理解，视频理解，多模式分析，人类计算机的互动和城市计算。由于出现了大量多模式的异质空间/时间/时空数据，因此在大数据时代，缺乏可解释性，鲁棒性和分布外的概括正在成为现有视觉模型的挑战。大多数现有方法倾向于符合原始数据/可变分布，而忽略了多模式知识背后的基本因果关系，该知识缺乏统一的指导和分析，并分析了为什么现代视觉表示学习方法很容易崩溃成数据偏见并具有有限的概括和认知能力。因此，受到人类水平代理人的强大推理能力的启发，近年来见证了巨大的努力，以发展因果推理范式，以良好的认知能力实现强大的代表性和模型学习。在本文中，我们对视觉表示学习的现有因果推理方法进行了全面审查，涵盖了基本理论，模型和数据集。还讨论了当前方法和数据集的局限性。此外，我们提出了一些预期的挑战，机会和未来的研究方向，用于基准视觉表示学习中的因果推理算法。本文旨在为这个新兴领域提供全面的概述，引起人们的注意，鼓励讨论，使发展新颖的因果推理方法，公开可用的基准和共识建设标准的紧迫性，以可靠的视觉表示和相关的真实实践。世界应用更有效。
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旨在用自然语言和谐地与人类交流的智能对话体系对于促进人工智能时代的人机互动的发展非常出色。有了逐渐复杂的人类计算机交互要求（例如，多模式输入，时间敏感性），传统的基于文本的对话系统很难满足对更加生动和方便的交互的需求。因此，视觉背景增强对话系统（VAD）有可能通过感知和理解多模式信息（即图像或视频中的视觉上下文，文本对话历史记录）与人类进行交流，已成为主要的研究范式。 VAD受益于视觉和文本上下文之间的一致性和互补性，具有产生引人入胜和背景感知响应的潜力。为了描述VAD的开发，我们首先表征VAD的概念和独特功能，然后介绍其通用系统体系结构以说明系统工作流程。随后，对一些研究挑战和代表性作品进行了详细研究，然后进行了权威基准摘要。我们通过提出一些开放问题和有前途的VAD研究趋势来结束本文，例如，在跨模式对话环境下，人机对话的认知机制以及知识增强的跨模式语义互动。
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问答系统被认为是流行且经常有效的信息在网络上寻求信息的手段。在这样的系统中，寻求信息者可以通过自然语言提出问题来获得对他们的查询的简短回应。交互式问题回答是一种最近提出且日益流行的解决方案，它位于问答和对话系统的交集。一方面，用户可以以普通语言提出问题，并找到对她的询问的实际回答；另一方面，如果在初始请求中有多个可能的答复，很少或歧义，则系统可以将问题交通会话延长到对话中。通过允许用户提出更多问题，交互式问题回答使用户能够与系统动态互动并获得更精确的结果。这项调查提供了有关当前文献中普遍存在的交互式提问方法的详细概述。它首先要解释提问系统的基本原理，从而定义新的符号和分类法，以将所有已确定的作品结合在统一框架内。然后，根据提出的方法，评估方法和数据集/应用程序域来介绍和检查有关交互式问题解答系统的审查已发表的工作。我们还描述了围绕社区提出的特定任务和问题的趋势，从而阐明了学者的未来利益。 GitHub页面的综合综合了本文献研究中涵盖的所有主要主题，我们的工作得到了进一步的支持。 https://sisinflab.github.io/interactive-question-answering-systems-survey/
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2022-07-31
近年来，随着新颖的策略和应用，神经网络一直在迅速扩展。然而，尽管不可避免地会针对关键应用程序来解决这些挑战，例如神经网络技术诸如神经网络技术中仍未解决诸如神经网络技术的挑战。已经尝试通过用符号表示来表示和嵌入域知识来克服神经网络计算中的挑战。因此，出现了神经符号学习（Nesyl）概念，其中结合了符号表示的各个方面，并将常识带入神经网络（Nesyl）。在可解释性，推理和解释性至关重要的领域中，例如视频和图像字幕，提问和推理，健康信息学和基因组学，Nesyl表现出了有希望的结果。这篇综述介绍了一项有关最先进的Nesyl方法的全面调查，其原理，机器和深度学习算法的进步，诸如Opthalmology之类的应用以及最重要的是该新兴领域的未来观点。
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We introduce GQA, a new dataset for real-world visual reasoning and compositional question answering, seeking to address key shortcomings of previous VQA datasets. We have developed a strong and robust question engine that leverages Visual Genome scene graph structures to create 22M diverse reasoning questions, which all come with functional programs that represent their semantics. We use the programs to gain tight control over the answer distribution and present a new tunable smoothing technique to mitigate question biases. Accompanying the dataset is a suite of new metrics that evaluate essential qualities such as consistency, grounding and plausibility. A careful analysis is performed for baselines as well as state-of-the-art models, providing fine-grained results for different question types and topologies. Whereas a blind LSTM obtains a mere 42.1%, and strong VQA models achieve 54.1%, human performance tops at 89.3%, offering ample opportunity for new research to explore. We hope GQA will provide an enabling resource for the next generation of models with enhanced robustness, improved consistency, and deeper semantic understanding of vision and language.
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