论文解读:MKVSE P2 : Multimodal Knowledge Enhanced Visual-semantic Embedding for Image-text Retrieval P2

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一、Wang等人【49】提出了一个端到端的知识驱动多模态图卷积网络,通过将文本信息、知识概念和视觉信息整合到统一的深度模型中,以对假新闻检测进行语义层次的表示建模。什么意思

Wang等人【49】提出的端到端的知识驱动多模态图卷积网络是一种用于假新闻检测的模型,它通过将不同模态的信息(文本、知识概念和视觉数据)整合到一个深度学习模型中,以实现更全面的语义建模和检测。以下是该方法的详细解释:

方法概述

  1. 多模态信息整合

    • 定义:模型将来自文本、知识库和图像的数据整合在一起,形成一种多模态输入。每种模态包含不同类型的信息,如文本内容的语义、相关的背景知识和图像中视觉对象的特征。
    • 作用:这种整合方式使模型能够从多个角度理解输入内容,提升检测的准确性。例如,新闻文本的内容和与之关联的图片一起提供了更多线索,而知识库可以引入背景信息来验证文本内容的真实性。
  2. 知识驱动的多模态图卷积网络(GCN)

    • 图结构:模型构建一个图结构,其中节点代表不同模态的信息,如文本中的单词、视觉对象和从外部知识库引入的概念。节点之间的边表示它们之间的关联关系,如语义关联或共现关系。
    • 图卷积网络:GCN 用于在图结构中进行信息传播和融合,允许节点之间共享和交换信息。这帮助模型捕捉不同模态之间的相互影响和语义联系,形成更丰富的输入表示。
  3. 端到端训练

    • 定义:模型是端到端训练的,这意味着输入数据直接经过模型处理并输出结果,中间不需要手动调整或干预。模型通过自动学习最优参数来联合优化各个模态的信息表示。
    • 优势:端到端的结构简化了模型训练过程,并使得模型在处理复杂的假新闻检测任务时能够自适应地调整权重和表示。

应用于假新闻检测

  • 多模态输入的必要性:假新闻通常包含误导性的文本和相关图片,而单一模态的信息不足以识别复杂的伪造信息。通过将文本、视觉信息和背景知识融合,模型可以更有效地检测虚假信息。
  • 语义层次的表示建模:模型在多模态图中进行信息传播和语义融合,使得对新闻内容的表示能够涵盖不同的语义层次。文本信息通过知识概念得到增强,使模型不仅能识别单词和句子,还能理解其在更广泛知识框架中的意义。

方法的优势

### STiL 方法概述 Semi-supervised Tabular-Image Learning (STiL) 是一种用于处理多模态数据的半监督学习方法[^1]。该方法旨在通过结合表格数据和图像数据来提升模型性能,特别是在标注数据有限的情况下。STiL 的核心目标是从不同模态的数据中提取任务相关信息并加以融合。 #### 多模态分类中的任务相关信息探索 在多模态分类场景下,任务相关信息通常分布在不同的数据源之间。STiL 方法通过设计特定机制,在训练过程中逐步识别哪些特征对于当前任务最为重要[^2]。具体而言: - **跨模态关联建模**:STiL 利用注意力机制捕获表格数据与图像数据之间的潜在关系。这种机制能够动态调整各模态的重要性权重,从而聚焦于最相关的部分[^3]。 - **自监督信号增强**:为了充分利用未标记样本的信息,STiL 引入了自监督学习策略。这些策略可以通过预测旋转角度、对比学习等方式生成额外的学习信号,进一步优化模型参数[^4]。 - **联合表示空间构建**:通过对齐两种模态的嵌入向量,STiL 创建了一个统一的任务相关表示空间。这使得即使某些模态缺失或质量较差时,模型仍能保持较高的鲁棒性和准确性[^5]。 以下是实现上述功能的一个简化代码框架: ```python import torch.nn as nn class STILModel(nn.Module): def __init__(self, tabular_dim, image_channels): super(STILModel, self).__init__() # 图像编码器初始化 self.image_encoder = ImageEncoder(image_channels) # 表格数据编码器初始化 self.tabular_encoder = TabularEncoder(tabular_dim) # 跨模态注意层 self.cross_modal_attention = CrossModalAttention() # 输出层定义 self.classifier = Classifier() def forward(self, table_data, image_data): img_features = self.image_encoder(image_data) tab_features = self.tabular_encoder(table_data) combined_features = self.cross_modal_attention(img_features, tab_features) output = self.classifier(combined_features) return output ``` 此代码展示了如何分别对图像和表格数据进行编码,并利用 `CrossModalAttention` 层完成两者间的交互操作[^6]。
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