← 返回笔记列表
AI 技术与原理 第 19 / 28 篇

AI 原理学习笔记(十九):多模态,怎样把图像、文字、语音和视频连起来

查看“AI 技术与原理”专题目录(19/28)
本文目录 11 个小节

返回系列导读 · 先修:向量表示

1. 多模态到底多了什么

模态是信息的表现形式,例如文字、图像、声音。多模态系统需要让不同形式的信息共同参与任务,而不是只把多个文件放进同一文件夹。

例子:用户上传一张报销单,系统读取文字、理解表格位置、核对金额,再用自然语言回答。这里既要识别图像,也要理解文档结构和业务规则。

系统可以由一个多模态模型完成,也可以由 OCR、文本模型、规则程序等多个模块组合。

2. 图像怎样变成可处理的数字

一张 RGB 图片可以表示成 [H,W,3][H,W,3],每个位置有红、绿、蓝三个通道。神经网络把像素变成特征。

Vision Transformer 常把图像切成 patch。例如 224×224 图像按 16×16 分块,得到 14×14=19614\times14=196 个图像块。每块转换成向量,再加入位置信息。某些架构还加入额外 Token,不能把 196 当所有视觉模型固定长度。

分辨率提高,图像块可能增多,计算与内存也可能增加;实际系统还可能缩放、裁块或动态选区。

3. 图像与文字怎样对齐

一种代表性思路是:把配对图片与文字分别编码,让正确配对更接近、错误配对更远。这类对比学习让图文具备可比较的表示。

例如“猫坐在沙发上”的文本向量应与相应图片更接近。这不意味着模型给每张图片写出一个完整准确的事实清单。

生成式视觉语言系统还可以把视觉特征经过投影或连接模块,送入语言模型,使其依据图像生成文字。架构存在差异,不是所有模型都仅靠同一个“共享空间”机制。

代表性方法可读 CLIP 论文,注意其中的模型与实验设置。

4. OCR、版面分析与文档理解

OCR回答“图上写了什么”。版面分析回答“标题、表格、段落、页脚在哪里”。文档理解还需要把结构与语义连起来。

例如一张发票里有“金额 100、税额 13、合计 113”。识别出三个数字只是第一步,还要知道它们分别属于哪个字段。

常见失败包括:

  • 1、I、l 混淆,0 与 O 混淆。
  • 小字、倾斜、阴影和模糊导致误识别。
  • 表格跨页,列头没有被带到下一页。
  • 批注和正文混在一起,金额的正负号被漏掉。

关键字段最好带原图位置与证据,便于人工核对。对于高影响金额,不应只凭一段流畅解释直接入账。

5. 语音识别与语音生成

ASR把声音转成文字,需要处理语速、口音、背景噪声与专业词。TTS把文字转换成语音,涉及发音、韵律与声音表现。

说话人分离或标记尝试区分“谁在什么时候说话”,与转写内容是不同任务。会议里两个人同时讲话,只有文字转写可能不足。

词错误率 WER 常写为:

WER=S+D+IN\mathrm{WER}=\frac{S+D+I}{N}

SS 为替换数,DD 为删除数,II 为插入数,NN 为参考词数。中文也常按字符等单位评估,必须说明切分规则。插入过多时,该值甚至可以超过 100%。

转写准确不代表总结准确。会议纪要还要正确归因、识别否定、保留时间与行动项。

6. 图像生成与扩散的直觉

扩散模型训练时常把数据逐步加入噪声,让模型学习与去噪有关的目标;生成时从噪声逐步得到符合条件的内容。

文本提示提供条件,一些实现还在压缩后的 latent 空间里操作,以减轻计算。这里的“去噪”是训练和采样机制的简化解释,不是从互联网里找一张图片擦干净。

生成得逼真不等于内容真实。文字排版、手部结构、精确数量与物理一致性等仍需按任务检查。

7. 视频增加了时间这一维

视频不仅是一组图片,还涉及运动和事件顺序。抽取每十秒一帧可能便宜,但会漏掉帧间一秒钟的关键动作。

理解视频时要同时考虑画面、声音、字幕、时间戳与跨帧关系。生成视频则还要维持主体、空间、运动和镜头的时间一致性。

如果目标是“找到机器发出异响的时间”,仅分析静态截图就不够;如果只是“读某张固定幻灯片”,不一定要处理全部视频帧。

8. 数字人系统的组成

常见数字人流程可能包括脚本、声音、形象、口型同步、动作、渲染与视频合成。它是一个系统,不能用“支持多模态”四个字概括全部质量。

应分别检查发音、口型、表情、延迟与内容正确性。涉及真人肖像、声纹或模仿时,还需要明确授权和用途管理。

9. 成本与选型怎样看

不同服务可能按图片尺寸、视觉 Token、音频时长、视频帧、生成时长等计价;不能统一套用文本每百万 Token 的单价。

先把任务拆清:

  1. 需要识别文字,还是理解图表和关系?
  2. 一次多少页、多高分辨率、多长视频?
  3. 是离线批量,还是实时对话?
  4. 哪些字段必须精确,哪些可以人工复核?
  5. 原始媒体、抽取文本与日志能否外发?

用真实质量与尺寸分布测试,再估费用和延迟。不要只用清晰演示图判断实际扫描件效果。

复习卡片与自测

  • 多模态可以是联合模型,也可以是多个模块协作。
  • OCR 识字,版面给结构,文档理解连接字段与意义。
  • 音频转写、说话人、总结是不同任务。
  • 视频采样会丢时间信息,费用也有不同口径。

1. OCR 正确识别 100、13、113,就说明发票抽取完成了吗?

参考答案还要把数值正确对应到金额、税额、合计,并核对币种、日期、发票号等所需字段。

2. 196 个 patch 是所有图像模型的固定 Token 数吗?

参考答案不是。它来自 224×224 按 16×16 切块的特定例子,其他分辨率、架构和预处理会不同。

3. 为什么会议转写准确仍可能生成错误纪要?

参考答案摘要可能错误归因、遗漏否定或把讨论设想写成已经决定的行动,需另行评估。

原文定位

依据:原资料 第九篇、10.8。继续学习图像基础可看视觉任务特点。

继续学习本专题