原创 阳平 2024-12-19 16:32 四川
2024 年 12 月真的太疯狂了，首先是闭源的视觉模型接连重磅发布——
前有《智谱 GLM-4V-Flash API 发布即免费》、《Gemini2.0 实时全模态炸场》、《GPT-4o 视频通话对波 Gemini》、《无问芯穹全模态端侧模型开源》，《Kimi 上线了视觉思考，并和海螺、豆包打了一架》...
然后，笔者发现不仅闭源模型大爆发，就连开源的视觉 LLM 这个月也是扎堆爆发了。
根据笔者统计，12 月份，已经有来自阿里、腾讯混元、谷歌、Meta 等大厂的 5 个重磅视觉模型开源发布了：
“大模型能够通过图像识别乐谱和人类情绪了”。
“利用模型，直接可以生成高清视频，而且是还会带配音的！”。
“模型能够处理与理解的视频达到 20 分钟以上了”。
“可以采用参考图像，更精确地控制图生成用户想要的图像和视频了”。
划重点，它们都对你开源了！这是不是"泼天富贵"齐刷刷地来了！
现在将近期主要发布的开源大模型列举如下：
下面让我们一起踏上这场视觉-语言模型的奇妙之旅吧！别急，跟着我的节奏，慢慢揭开这些神奇模型的神秘面纱。对于上述模型的进一步详细了解，不要着急，请根据小编的节奏慢慢来了解吧。
一、PaliGemma 2
PaliGemma 2 这个让人兴奋的新一代视觉语言模型！它不仅是 PaliGemma 家族的新成员，更是 Gemma 2 模型能力的延伸。这个模型家族的灵感来源于 PaLI-3，并且基于开放组件，比如 SigLIP 视觉模型和 Gemma 2 语言模型。PaliGemma 2 能够接收图像和文本作为输入，并生成文本作为输出，支持多种语言。它为一系列视觉语言任务提供了行业领先的微调性能，比如图像和短视频描述、视觉问题回答、文本阅读、目标检测和目标分割。
论文 ：
https://arxiv.org/pdf/2412.03555
huggingface 模型库：https://huggingface.co/collections/google/paligemma-2
?模型亮点：
PaliGemma 2 升级了语言模型组件，提供 3 种大小（3B、10B、28B）的参数版本和 3 种分辨率为 224、448 和 896 版本。
采用与 PaliGemma 相同的 3 阶段训练方法，PaliGemma 2 在 30 多个任务上表现优于 PaliGemma，尤其在较大模型尺寸上有显著提升。
探索新任务，包括文本检测与识别、表格结构识别、分子结构识别、光学乐谱识别、长文本生成、空间推理和放射学报告生成，PaliGemma 2 在许多任务上取得了最先进的结果。
对 PaliGemma 2 的低精度版本进行基准测试，适用于 CPU 上的设备部署。
?模型结构:
PaliGemma 2 是对原有 PaliGemma 的升级，在 Gemma 2 系列大语言模型基础上，结合了 SigLIP-So400m 视觉编码器，以提升视觉-语言模型（VLM）的性能。
上图所示， PaliGemma 2 的结构主要包括 SigLIP-So400m 视觉编码器和 Gemma 2 语言模型。
SigLIP-So400m 视觉编码器：该编码器负责将图像信息转化成特征表示。这些视觉表示随后与文本提示结合，输入到 Gemma 2 语言模型中 ；SigLIP-400m 图像编 码 器 能够处 理 224、448 和 896 像素图 像 ，分别产生 256、1024 和 4096 个 token。
Gemma 2 语言模型：PaliGemma 2 基于 Gemma 2 系列的语言模型，涵盖从 2B 到 27B 的不同规模的模型。图像 token 通过线性投影之后，与输入文本连接起来该模型通过自回归采样生成预测。
?分辨率分阶段训练:
该模型在 224px²、448px² 和 896px² 三种分辨率下进行多阶段训练，增强了模型的知识广度和迁移能力。
阶段 1：使用 10 亿个多模态任务样本，图像分辨率 224px², 联合训练 SigLIP-So400m 和 Gemma 2;
阶段 2：先在 448px² 像素分辨率下对 5000 万个样本进行训练，再在 896px² 像素分辨率下训练 1000 万个样本。此阶段主要在重点任务上调权重，增加输出序列的长度，以促进长视觉文本序列的 OCR 等任务的学习。
阶段 3：对阶段 1 或 2 的 checkpoint 进行目标任务微调，涵盖多个学术基准和新应用（文档任务、长标题生成、医学图像理解）
?迁移任务扩展
PaliGemma 2 扩展了迁移任务的数量和范围，包括：
表格结构识别
分子结构识别
乐谱识别
长文本细粒度描述的生成
视觉空间推理
放射图像报告的生成
二、InternVL 2_5
OpenGVLab 发布 InternVL2.5，这是一个先进的多模态大型语言模型系列，参数覆盖从 1B 到 78B。其中这周发出的 InternVL2_5-78B 是首个在 MMMU 基准测试上超过 70% 准确率的开源多模态大型语言模型，匹配了像 GPT-4o 这样的领先闭源商业模型的性能。
Huggingface 模型库：
https://huggingface.co/OpenGVLab/InternVL2_5-78B
论文：
https://arxiv.org/abs/2412.05271v1
Code：
https://github.com/OpenGVLab/InternVLModel
Demo：
https://huggingface.co/sp
主要贡献点
InternVL 2.5 为多模态人工智能系统的开发和应用提供了一个强大的工具，并鼓励在该领域的进一步研究。
研究多模态语言模型中的不同组件（如视觉编码器、语言模型、数据集大小和推理时间）对性能的影响。
在多学科推理、文档理解、多图像/视频理解、现实世界理解、多模态幻觉检测、视觉定位、多语言能力和纯语言处理方面可与 gpt-4o 和 Claude-3.5-Sonnet 等领先的商业模型相媲美。
这是第一个在 MMMU 验证集上超过 70% 的开源多模态语言模型，具有强大的扩展潜力。
模型结构及训练策略：
上图所示，InternVL 2.5 保留了与其前身 InternVL 1.5 和 2.0 相同的模型架构，遵循“ViT MLP LLM”范式。在这个新版本中，使用随机初始化的 MLP Projector, 将新训练的 InternViT 与各种预训练的 LLMs（包括 InternLM 2.5 和 Qwen 2.5）集成在一起。
与前一版本相同的是使用了像素解卷积操作，将视觉 token 的数量减少到原始数量的 1/4。此外，还采用了与 InternVL 1.5 类似的动态分辨率策略，将图像分割成 448×448 像素分块。InternVL 2.0 开始，支持对多张图像和视频数据的处理。InternVL 2.5 采用的训练策略包括：
动态处理高分辨率多模态数据：扩展了动态高分辨率训练方法，增强了其处理多图像和视频数据集的能力。
单模型训练步骤 ：包括 MLP 预热、ViT 增量学习和完整的模型指令调优。
渐进式扩展策略：首先使用较小的 LLM（例如 20B）进行训练，以优化基础视觉能力和跨模态对齐，然后再将视觉编码器转移到较大的 LLMs（例如 72B）。
训练增强方式：随机 JPEG 压缩和损失重计。
三、Qwen2-VL
Qwen2 VL 这是我们 Qwen VL 型号的最新迭代，代表了近一年的创新。这周新发布的是 Qwen2-VL-72B, 是一个没有指令调优的预训练模型。
paper：
https://arxiv.org/pdf/2409.12191
Huggineface 库：
https://huggingface.co/Qwen/Qwen2-VL-72B
Code：
https://github.com/QwenLM/Qwen2-VL
? 模型亮点：
对各种分辨率和比率的图像的理解：Qwen2 VL 在视觉理解基准上达到了最先进的性能，包括 MathVista、DocVQA、RealWorldQA、MTVQA 等。
理解 20 分钟以上的视频：Qwen2 VL 可以理解超过 20 分钟的视频，用于高质量的视频问答、对话、内容创作等。
可以操作手机、机器人等：Qwen2 VL 具有复杂的推理和决策能力，可以与手机、机器人等设备集成，根据视觉环境和文本指令进行自动操作。
多语言支持：为了服务全球用户，除了英语和中文，Qwen2 VL 现在还支持理解图像中不同语言的文本，包括大多数欧洲语言、日语、韩语、阿拉伯语、越南语等。
? 模型架构更新：
动态分辨率：与以前不同，Qwen2 VL 可以处理任意图像分辨率，将它们映射到动态数量的视觉 token 中，提供更人性化的视觉处理体验。
多模态旋转位置嵌入（M-ROPE）：将位置嵌入分解为代表时间和空间（高度和宽度）信息的三个部分，以捕获 1D 文本、2D 视觉和 3D 视频位置信息，增强其多模态处理能力。
四、HunyuanVideo
HunyuanVideo 是腾讯新推出的、可以免费使用的文本生成视频的模型，它生成视频的能力跟那些顶尖的、不公开的模型一样厉害，甚至有时候做得更好。这款模型拥有 130 亿参数，能进行自然转场和镜头切换。其视频生成效果在远景和动作流畅度上表现出色，尤其在人文场景、人造场所、人物及多主体组合方面有明显优势，同时在物品和动植物方面也表现不错。目前版本分辨率为 720P，未来可能推出 1080P、4K、8K 版本，并考虑增加图像生成视频和视频自动配乐功能。
paper：
https://arxiv.org/pdf/2412.03603
code：
https://github.com/Tencent/HunyuanVideo
?模型的贡献点：
开源性的模型：HunyuanVideo 是一个新颖的开源视频基础模型，其性能与领先的闭源模型相当，甚至在某些方面超越了它们。有助于缩小行业与公众社区之间在视频生成能力上的差距。
综合框架：该模型整合了数据策划、先进的架构设计、渐进式模型扩展和训练，旨在促进大规模模型的训练和推理。
大规模参数：HunyuanVideo 训练了一个超过 130 亿参数的视频生成模型，使其成为所有开源模型中最大的。
高视觉质量和动态表现：通过一系列针对性的设计，HunyuanVideo 确保了生成视频的高视觉质量、运动动态、文本与视频的对齐以及先进的拍摄技术。
视频-图像联合训练：通过视频-图像联合训练策略，HunyuanVideo 有效利用了图像数据，增强了模型的泛化能力，并防止了因视频和图像数据分布差异而导致的灾难性遗忘。
?HunyuanVideo 的架构
HunyuanVideo 就像是一个魔法盒子，它用一种特别的方法来制作视频。这个魔法盒子里有一个叫做 3D VAE 的压缩器，它能把视频中的时间和空间信息压缩成更小的数据。当有人给这个盒子一个文字提示，比如“一只小狗在草地上奔跑”，这个提示会通过一个大语言模型转换成一种特殊的信号，然后告诉这个魔法盒子要做什么。
接下来，这个魔法盒子会用这个信号作为指导，从一团混乱的噪声中一步步清理出秩序，最终得到一个代表视频的神秘代码。这个神秘代码就像是视频的蓝图，但是它还在一个隐藏的空间里，我们看不见。
最后，当需要把视频做出来给大家看的时候，魔法盒子会用一个 3D VAE 解码器，把那个隐藏的神秘代码转换成一个真正的视频，这样大家就可以看到小狗在草地上奔跑的画面了。简单来说，HunyuanVideo 就是一个能够根据文字提示制作视频的神奇工具。
?模型的特点
? 统一的图视频生成架构
HunyuanVideo 采用了 Transformer 和 Full Attention 的设计用于视频生成。具体来说，使用了一个“双流到单流”的混合模型用于视频生成。在双流阶段，视频和文本 token 通过并行的 Transformer Block 独立处理，使得每个模态可以学习适合自己的调制机制而不会相互干扰。在单流阶段，将视频和文本 token 连接起来并将它们输入到后续的 Transformer Block 中进行有效的多模态信息融合。这种设计捕捉了视觉和语义信息之间的复杂交互，增强了整体模型性能。
?MLLM 文本编码器
过去的视频生成模型通常使用预训练的 CLIP 和 T5-XXL 作为文本编码器，其中 CLIP 使用 Transformer Encoder，T5 使用 Encoder-Decoder 结构。HunyuanVideo 使用了一个预训练的 Multimodal Large Language Model (MLLM) 作为文本编码器，它具有以下优势：
与 T5 相比，MLLM 基于图文数据指令微调后在特征空间中具有更好的图像-文本对齐能力，这减轻了扩散模型中的图文对齐的难度；
与 CLIP 相比，MLLM 在图像的细节描述和复杂推理方面表现出更强的能力；
MLLM 可以通过遵循系统指令实现零样本生成，帮助文本特征更多地关注关键信息。
由于 MLLM 是基于 Causal Attention 的，而 T5-XXL 使用了 Bidirectional Attention 为扩散模型提供更好的文本引导。因此，引入了一个额外的 token 优化器来增强文本特征。
?3D VAE
该模型中的 VAE 采用了 CausalConv3D 作为 HunyuanVideo 的编码器和解码器，用于压缩视频的时间维度和空间维度，其中时间维度压缩 4 倍，空间维度压缩 8 倍，压缩为 16 channels。这样可以显著减少后续 Transformer 模型的 token 数量，使得能够在原始分辨率和帧率下训练视频生成模型。
?Prompt 改写
为了解决用户输入文本提示的多样性和不一致性的困难，通过微调 Hunyuan-Large model 模型作为 prompt 改写模型，将用户输入的提示词改写为更适合模型偏好的写法。
提供了两个改写模式：正常模式和导演模式。正常模式旨在增强视频生成模型对用户意图的理解，从而更准确地解释提供的指令。导演模式增强了诸如构图、光照和摄像机移动等方面的描述，倾向于生成视觉质量更高的视频。
五、OminiControl
OminiControl 是一种高效且通用的框架，旨在将参考图像集成到预训练的 Diffusion Transformer（DiT）模型中。其核心思想是通过参数重用机制，使 DiT 利用自身作为强大的基础架构来编码参考图像，并通过灵活的多模态注意力机制进行处理。这种方法仅需增加约 0.1% 的额外参数，就能有效整合参考图像，并且能够统一处理多种有参考图像的生成任务。
Paper：
https://arxiv.org/html/2411.15098v2
Code：
https://github.com/Yuanshi9815/OminiControl
Demo：
https://huggingface.co/spaces/Yuanshi/OminiControl
?主要特点：
参数重用机制：通过参数重用机制，仅增加约 0.1% 的额外参数，有效整合图像条件，并且能够统一处理多种图像条件任务。
多任务处理能力：该框架能够统一处理多种图像条件任务，包括基于主题的生成和空间对齐条件（如边缘、深度等）。
自生成训练数据：通过使用 DiT 自身生成的图像进行训练，使 OminiControl 在主题驱动生成方面表现出色。
? 应用举例
主题驱动的生成
空间对齐
上图展示了 OminiControl 在两种生成任务上的结果：主题驱动的生成任务和空间对齐任务。上方的部分展示了在主题驱动生成任务中，模型如何根据输入的文本描述和参考图像生成新的图像，而下方则展示了在空间对齐任务中，模型如何根据特定的条件（如边缘图、深度图等）生成与之对应的图像。
红框内的小图像表示了参考图像，这些参考在生成过程中起着至关重要的作用。它们为模型提供了必要的上下文信息，使得生成的图像能够更好地符合用户的期望。例如，在主题驱动生成任务中，输入可能是一个特定的对象图像和相关的文本描述，模型需要根据这些信息生成新的图像，同时保持对象的特征和风格。在空间对齐任务中，输入参考图如边缘图或深度图则帮助模型理解图像的结构和内容，从而生成更为准确和一致的图像。
结束语
本月真是视觉 LLM 开源大爆炸的一个月。期待 2025 年，在视觉开源模型和闭源模型的加持下，多模态 AI 应用全面爆发！
