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2026/1/10 18:04:22
LLaVA-1.5是一种开源多模态模型，通过简单设计实现强大性能：使用MLP连接器替代复杂结构，添加格式提示解决长短答案平衡问题，高分辨率输入减少幻觉。模型在11项评测中达到SOTA，训练成本低，使用公开数据，支持任意分辨率输入(LLaVA-1.5-HD)，展现出良好的组合能力和多语言泛化能力，为构建开放模型基线提供了重要参考。
- 研究背景与动机
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大型多模态模型（LMMs）将视觉和语言能力结合，是迈向通用AI助手的重要一步。近年来，像 LLaVA 和 MiniGPT-4 这样的模型通过“视觉指令调优”取得了显著进展——即使用预训练的视觉编码器（如CLIP）和大语言模型（如Vicuna），并通过少量图像-文本对进行微调以实现图文对话能力。 然而，尽管许多模型在不同任务上表现优异，但人们仍不清楚：
- 到底是什么设计带来了真正的提升？
- 是否需要百亿级私有数据或复杂的结构（如Qformer）？
- 当前模型在处理短答案VQA（如“是什么颜色？”）与长对话问答时存在能力割裂。
为了解决这些问题，作者做出了首个系统性研究，目标是在保持模型简单和可复现性的同时，构建更强的开放模型基线。
核心贡献
=======建立更强大的开源基线LLaVA-1.5：
- 不使用私有数据（全部使用公开数据）。
- 训练成本低：仅用1.2M数据，单台8-A100一天内训练完成。
- 在11项评测中达到SOTA。
- 揭示了几个关键有效设计：
- 全连接的视觉-语言连接器（MLP）已经足够强大。
- 添加格式提示（format prompts）可解决长/短答案平衡问题。
- 通过高分辨率输入减少幻觉，提升细节感知。
- 模型展现出良好的组合能力（compositional capabilities）和多语言泛化能力。
提出LLaVA-1.5-HD扩展版本，支持任意分辨率输入，进一步提升表现。
方法详解
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3.1 视觉-语言连接器（Vision-Language Connector）
原始LLaVA使用一个简单的线性层将ViT提取的视觉特征投影到语言模型的嵌入空间。
本文发现：将该投影换为一个两层MLP（非线性变换）能显著提升表达能力。相比其他模型使用的复杂模块（如BLIP-2中的Q-former），这种轻量设计更高效且无需大规模对齐预训练。
✅ 优势：MLP结构简单、参数少、高效，适合快速迭代和复现。
3.1.1 背景：为什么要换掉线性连接器？
在原始LLaVA中，视觉编码器（如CLIP-ViT）输出的图像特征是一个维度为 的序列（ 是patch数量, 或 ），而语言模型（如Vicuna）的词嵌入空间维度是（通常为4096）。为了对齐两者，LLaVA使用一个单层线性变换（Linear Layer)：
其中：
- ：ViT提取的视觉特征。
- ：可学习的投影矩阵。
- ：投影后的特征，可以直接输入LLM。
这个线性层参数少、训练快，但表达能力有限——它只能做线性变换，难以捕捉视觉和语言之间的复杂非线性关系。
3.1.2 MLP连接器的设计
本文提出使用一个两层全连接网络（MLP）来代替单一线性层。其结构如下：
具体参数（以CLIP-ViT-L/336 + Vicuna为例）：
- 输入维度（CLIP-ViT-L的hidden size）
- 隐藏层维度：通常设为
- 输出维度（与LLM词嵌入维度对齐）
所以：
注意：第二层也可以是线性的，即不加激活函数。
3.1.3 为什么MLP更有效？
- 更强的非线性建模能力，相比线性层，MLP可以学习更复杂的视觉-语言对齐模式。例如，它可以自动组合多个patch特征来表示一个物体，或抑制无关区域。
- 与自监督学习的发现一致，论文指出，这一设计灵感来自自监督学习领域（如SimCLR、MoCo），其中研究发现：使用MLP替代线性头能显著提升表征学习效果。这说明非线性投影本身有助于解耦和泛化。
- 无需额外预训练，尽管MLP参数更多，但作者发现只需在视觉指令调优阶段端到端微调即可收敛，不需要像InstructBLIP那样先用上亿图像文本对预训练Q-former。
- 数据效率高，实验表明，即使是小规模数据（60万级），MLP连接器也能带来明显增益，说明其学习效率高。
3.2 响应格式提示（Response Format Prompting）
一个核心问题是：很多LMM在自然对话中表现好，但在需要简短回答的VQA任务上失败；反之亦然。 作者发现，根本原因在于：
- 提示格式模糊（如“Q: … A: …”）让模型倾向于产生短答案。
- InstructBLIP等模型仅微调Q-former，未全面调整语言模型输出行为。
解决方案：在训练数据中加入明确的输出格式指令：
这样模型学会了根据用户的prompt动态调整输出格式，无需额外处理数据或设计新架构。
3.3 数据扩展与多任务学习
作者逐步扩展数据，涵盖多种视觉理解任务：
这些数据统一采用“聊天格式”组织，并在合适任务上添加格式提示。
✅ 关键理念：通过多任务混合训练，使模型在保持对话能力的同时增强学术任务表现。
3.4 分辨率扩展（High-Resolution Scaling）
标准ViT（如ViT-B/16）输入为224x224，信息有限。而更高分辨率有助于提升细粒度识别和减少幻觉。
常见做法：插值位置编码（positional interpolation），但是该方法只能支持固定尺寸，训练开销大。
本文提出网格划分法（Grid-based Encoding）：
- 将高分辨率图像（如448²或更高）划分为多个224²的块。
- 分别编码各块并拼接视觉特征序列。
- 同时保留一个下采样全局图（224²），其特征附加在最后，提供整体上下文。
这一方法模型称为 LLaVA-1.5-HD，其优势包括：
- 无需修改ViT结构或位置编码。
- 支持任意分辨率输入。
- 显著提升OCR类任务和图像描述精度。
⬆️ 实验显示：7B模型在MM-Vet（评估复杂视觉对话）上的得分从31.9提升到35.1，仅因加入全局上下文。
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- 为什么要做 RAG
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- 热身：基于阿里云 PAI 部署 Stable Diffusion
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