NVIDIA Research新研究成果VILA2:视觉语言模型能力的自我提升

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VILA 是一种视觉语言基础模型,它通过在预训练阶段对大型语言模型(LLM)进行增强,使其能够处理和理解视觉信息。其核心思路是将图像和文本数据进行联合建模,通过控制比较和数据增强,提升模型在视觉语言任务上的性能。

https://github.com/NVlabs/VILA

在 VILA 的基础上,还延伸出了集成视频、图像、语言理解和生成的基础模型VILA-U、支持 1024 帧长视频训练和推理的 LongVILA,以及 World Model Benchmark 等工作。

VILA-U:Multi-token in, Multi-token out Training and Inference.
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同时,在最新推出的 VILA2VILA^2VILA2 中,采用三阶段训练范式:align-pretrain-SFT。该方法引入了一种新颖的增强训练方案,首先在自举循环中进行自我增强 VLM 训练,然后进行专家增强,以利用 SFT 期间获得的技能。这种方法通过改进视觉语义和减少幻觉,直接提高了 VLM 性能,从而提高数据质量,并在 MMMU 排行榜上取得了开源模型中的最佳成绩。

11月23日(本周六)上午11点,青稞Talk 第29期,VILA2VILA^2VILA2 第一作者方云浩,将直播分享《VILA 2: 视觉语言模型能力的自我提升》。

本次 Talk 将会以 VILA (Nvidia’s fully open-sourced visual language model)为基础模型,首先向大家简单介绍视觉语言模型的背景,和 VILA 团队做 VILA 的初衷。然后会以如何提升一个视觉语言模型为引,展开分享“视觉语言模型的自我提升”。最后,也会探讨 VILA-verse 的一系列工作,比如VILA-U(理解生成统一)、LongVILA(支持视觉长序列训练和推理)、World Model Benchmark 等。

主题提纲

VILA2VILA^2VILA2: 视觉语言模型能力的自我提升

1、视觉语言模型研究概述
2、基础模型 VILA 的初衷及架构解析
3、基于自增强与专家增强的 VILA2VILA^2VILA2
4、探讨VILA-U、LongVILA 以及 World Model Benchmark

### VILA-MIL双尺度视觉语言模型用于全玻片图像分类 #### 模型概述 VILA-MIL是一种专门设计用于处理多实例学习(Multiple Instance Learning, MIL)任务的双尺度视觉语言模型。这种模型特别适用于医学影像分析领域,尤其是针对全玻片图像(Whole Slide Images, WSI)的分类任务。通过结合局部和全局特征提取,以及强大的上下文理解能力VILA-MIL能够在复杂的病理学应用场景中提供更精确的结果[^3]。 #### 数据准备 为了有效利用VILA-MIL进行WSI分类,需准备好高质量的数据集。具体来说: - **图像分割**:将每张WSI切分为多个较小区域或图块(tiles)。这些图块作为输入送入网络。 - **标签关联**:确保每个WSI有一个整体诊断标签,并将其分配给对应的各个图块。 - **增强技术**:应用适当的数据增广策略以增加样本多样性并防止过拟合现象的发生。 #### 配置环境与安装依赖库 在开始之前,建议创建一个的Python虚拟环境来管理项目所需的软件包版本。可以使用`conda`命令轻松完成此操作: ```bash conda create --name vila_mil python=3.9 conda activate vila_mil pip install torch torchvision transformers datasets scikit-image opencv-python matplotlib seaborn pandas numpy ``` #### 加载预训练权重 由于VILA系列模型已经在大量公开可用的数据源上进行了广泛的预训练,因此可以直接加载官方发布的参数文件来进行微调或其他下游任务开发。通常情况下,可以通过Hugging Face Model Hub获取最的发布版次: ```python from transformers import AutoModelForImageClassification, AutoFeatureExtractor model_name_or_path = "path/to/vila-mil-pretrained" feature_extractor = AutoFeatureExtractor.from_pretrained(model_name_or_path) model = AutoModelForImageClassification.from_pretrained(model_name_or_path) ``` #### 构建自定义Dataset类 考虑到实际应用中的特殊需求,构建一个继承自PyTorch `datasets.Dataset` 的子类可能是必要的。此类负责读取磁盘上的图片路径列表及其对应类别信息,并实现`__getitem__()`, `__len__()` 方法以便于后续迭代访问。 ```python import os from PIL import Image from sklearn.model_selection import train_test_split from torch.utils.data import Dataset class WSIDataset(Dataset): def __init__(self, root_dir, transform=None): self.root_dir = root_dir self.transform = transform # 假设目录结构如下: # - root_dir/ # |- class_0/ # |- img1.png # ... # |- class_1/ # |- img2.png # ... classes = sorted(os.listdir(root_dir)) self.samples = [] for idx, cls in enumerate(classes): folder = os.path.join(root_dir, cls) files = [os.path.join(folder, f) for f in os.listdir(folder)] self.samples.extend([(f, idx) for f in files]) def __getitem__(self, index): path, target = self.samples[index] sample = Image.open(path).convert('RGB') if self.transform is not None: sample = self.transform(sample) return {"pixel_values": sample, "labels": target} def __len__(self): return len(self.samples) # 示例用法 dataset = WSIDataset("./data/train", feature_extractor) train_loader = DataLoader(dataset, batch_size=8, shuffle=True) ``` #### 训练流程概览 一旦完成了上述准备工作,则可以根据具体情况调整超参数设置并启动正式训练过程。这里仅给出简化后的伪代码框架供参考: ```python device = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu' optimizer = AdamW(model.parameters(), lr=5e-5) loss_fn = CrossEntropyLoss() for epoch in range(num_epochs): model.train() running_loss = 0. correct_predictions = 0 for i, data in enumerate(train_loader): inputs = {k:v.to(device) for k,v in data.items()} optimizer.zero_grad() outputs = model(**inputs) loss = loss_fn(outputs.logits, inputs['labels']) loss.backward() optimizer.step() _, predicted = torch.max(outputs.logits, dim=-1) correct_predictions += (predicted == inputs['labels']).sum().item() running_loss += loss.item() avg_train_loss = running_loss / len(train_loader.dataset) accuracy = correct_predictions / len(train_loader.dataset) print(f"Epoch [{epoch+1}/{num_epochs}], Loss: {avg_train_loss:.4f}, Accuracy: {accuracy*100:.2f}%") ```
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