关于视觉问答(VQA)

本文探讨了深度学习在视觉问答领域的应用,介绍了多个实现方案及关键技术,包括但不限于深度神经网络、卷积神经网络和循环神经网络等,展示了如何利用这些技术进行有效的视觉内容理解和问答。

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### 基于大规模预训练模型的视觉问答 (VQA) 系统实现与应用 #### 设计理念与发展背景 现代视觉问答系统依赖于能够理解和处理复杂场景的能力,这不仅涉及图像识别还涉及到自然语言的理解。为了克服传统机器学习方法面临的挑战——如需要大量标注数据来覆盖各种可能的情况,研究人员转向了利用大规模预训练模型的方法[^2]。 这些模型通常是在海量未标记的数据集上预先训练好的通用特征提取器,它们可以在少量特定任务相关数据的情况下快速调整至新的应用场景。对于 VQA 来说,这意味着可以通过迁移学习的方式将已经学到的知识迁移到具体的问答环境中去[^1]。 #### 技术架构概述 一个典型的基于大规模预训练模型的 VQA 架构会结合来自多个源的信息: - **视觉输入**:通过卷积神经网络(CNNs)或其他先进的计算机视觉技术获取图片中的对象及其属性; - **文本输入**:采用 BERT 或者其他类似的 NLP 预训练模型解析问题语句; - **跨模态融合层**:这是整个体系结构的关键部分之一,在这里实现了对两种不同类型信息的有效关联。例如,LXMERT 使用特殊的联合编码方式让两者相互作用更紧密[^4]。 最后经过全连接层输出最终答案的概率分布向量,并选取概率最高的作为预测结果。 #### 应用实例分析 以 ZS-F-VQA 数据集为例说明零样本条件下如何工作。该数据集中包含了 seen/unseen 类别的划分,意味着某些类别的答案从未出现在训练阶段却能在推理过程中被正确推断出来。这一特性得益于人类所具备的强大领域迁移能力和知识图谱的支持,允许系统即使面对未曾见过的概念也能作出合理推测。 另一个值得注意的是 Transformers-VQA 提供的实际操作指南,它简化了许多高级功能的操作流程,比如在 Google Colab 上轻松完成自定义数据集上的微调过程,极大地降低了开发门槛并促进了学术界和工业界的交流和发展。 ```python from transformers import AutoModelForVisualQuestionAnswering, AutoProcessor model_name_or_path = "lxmert-base" processor = AutoProcessor.from_pretrained(model_name_or_path) model = AutoModelForVisualQuestionAnswering.from_pretrained(model_name_or_path) image_url = "http://images.cocodataset.org/val2017/000000039769.jpg" question = "What's the animal doing?" inputs = processor(image=image_url, text=question, return_tensors="pt") outputs = model(**inputs) logits = outputs.logits predicted_class_idx = logits.argmax(-1).item() print("Predicted answer:", model.config.id2label[predicted_class_idx]) ```
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