【大模型系列】Video-XL(2024.10)

• Paper：https://arxiv.org/pdf/2409.14485
• Github：https://github.com/VectorSpaceLab/Video-XL
• Huggingface：https://huggingface.co/sy1998/Video_XL
• Author：Yan Shu et al. 上交，北京智源人工智能研究院

核心1： 提出了一个Video-XL模型，可以有效地对小时级别的视频进行理解，在A100-80G GPU上可以处理2024帧，大海捞针任务(Needle-in-haystack)中取得100%的准确率；
核心2： 引入一个长视频数据集(2min~10min)VICO(Visual Clue Ordering)

1 模型结构

• Visual encoder：CLIP-ViT-L
• Projector：two-layer MLP
• LLM：Qwen2-7B

1.1 输入的处理

• 单图：分patch，每个patch分辨率为336x336（patch策略：grid=[h // 336, w// 336]，最后再使用2x2 pooling减少token数量）
• 视频(N-frame)和多图(N-image)：分辨率resize到336x336，直接编码成NXM tokens，M表示每张图的视觉token数量
• 视频抽帧：
  • 短视频(≤128帧)，按1fps抽帧
  • 长视频(＞128帧)，均匀抽128帧

1.2 Visual Context Latent Summarization

给定一组视觉编码 X = { x 1 , x 2 , . . . , x n } X =\{x_1, x_2, ...,x_n\} X={x1​,x2​,...,xn​},其中n表示token的数量，现在目标是将其压缩以提升效率和减少计算负担，文章中提到的策略如下：

• 引入特殊的token：VST(visual summarization token) <vs>，在LLM将视觉特征压缩到该token上；

• 首先将原始视觉编码切分成相同的数量w(默认1440)
  $$\begin{gathered} [x_1,x_2,...,x_n]\stackrel{partition}{⟶}[X_1,X_2,...,X_{n//w}] \\ {X}_i=[x_{(i-1)w+1},x_{(i-1)w+2},...,x_{iw}]=[x_1^i,x_2^i,...,X_w^i] \end{gathered}$$

• 对于每个切片$X_i$,设置一个压缩比率${\alpha }_i>1$（训练过程中随机从2，4，8，12，16中选择，推理时按需选择一个即可），这个压缩比率可以被切片长度w整除，表示每${\alpha }_i$个token被压缩到一个VST中，每因在此在该切片中要插入$k_i=w/{\alpha }_i$ VST：
  $$X_i\stackrel{interleave}{⟶}[x_1^i,...,x_{{\alpha }_i}^i,<vs{>}_1^i,...,x_{w-{\alpha }_i+1}^i,...,x_w^i,<vs{>}_{k_i}^i]$$

• LLM依次处理这些切片$X_i$，并在每层引入额外的映射层$(W_Q^v,W_K^v,W_V^v)$来处理<vr>标签

• 在切片$X_i$经过编码后，累加VSTs的编码，表示之前所有视觉的编码

• 在对切片$X_{i+1}$编码时，直接将切片$X_i$累加的VSTs的编码作为<vr>标签的编码，参与当前切片的运算

2 训练策略与数据

2.1 训练

• pre-training：模态对齐，优化projector层
  • Laion-2M
• fine-tuning：全量微调
  • single-image：Bunny-695k，Sharegpt-4o-57K
  • multi-image：MMDU-5k
  • videos：NExT-QA-32k，Sharegpt-4o-2k，CinePile-10k，11k in-house samples，VICO-10k

2.2 VICO(Video Clue Order Dataset)

• source：CinePile，Youtube
• 每个长视频被切分成14s的切片，对每个切片使用VILA-1.5生成详细的描述，并使用ChatGPT按时间顺序排列

3 评测结果

• 长视频评估：
  • Video-MME(55.5/61.0)比Qwen2-vl-7b(63.3/69.0)略低
  • MVBench(55.3)比Qwen2-vl-7b(67.0)略低