论文解读：Tips and Tricks for Visual Question Answering: Learnings from the 2017 Challenge

Posted 2022-12-01 yealxxy

这是关于VQA问题的第十二篇系列文章。这篇论文具有很强的指导意义，本篇文章将介绍论文：主要思想；模型方法；试验细节。有兴趣可以查看原文：Tips and Tricks for Visual Question Answering: Learnings from the 2017 Challenge

1，论文思想

这篇论文主要是提出一些细节上的优化提升vqa的结果。主要的细节包括如下：

• sigmoid output：在结果预测时，允许有多个答案。对每个候选答案采用sigmoid方法预测。
• use soft scores as ground truth targets：预测时采用回归预测，预测概率。而不是传统的分类。
• gated tanh activations：激活函数采用tanh
• image features from bottom-up attention：图像特征提取办法采用目标检测方法。
• pretrained representations of candidate answers：在预测答案是权重进行初始化。
• large mini-batches and smart shuffling：训练过程中batch大小和混排。

2，模型架构

这篇论文的模型也是借鉴其他论文的模型架构，主要的优化是在一些细节上。

a.Question embedding：采用GRU进行编码问题

词向量采用GloVe词向量（300维）；词向量中没有的初始化为0；文本长度用14截断；GRU内部状态为512。

b.Image features：图像特征，有两种方式

• 直接用cnn：使用预训练的ImageNet，比如说，200-layer ResNet，得到772048
• bottom-up attention：使用Faster R-CNN framework提取图像中的topk目标。k可以调节，最大取100。

c.Image attention：图像的attention，当然了还可以考虑多次attention、stack等

d.Multimodal fusion：特征融合

对图像和问题的特征先进行变换，在进行对应元素相乘。

e.Output classifier：预测答案

• 对每个候选答案预测
  
• 目标函数：每个答案的标注也是（0,1）的soft score。
  
• 这样的好处：每个问题可以有多个答案；soft scores比二进制的目标具有更加丰富的信息。

f.Pretraining the classifier：修改预测答案的部分，（修改公式5的部分）

• w_o：连接了答案和特征之间的关系。这个可以使用Pretraining，可以加入candidate answers先验信息。
• 文本的先验知识：candidate answer词向量的向量矩阵
• 图像的先验知识：用Google Images检索与candidate answer相关的10 photographs，针对每个答案选10个图像。采用ResNet-101 CNN提取图像特征，对结果进行mean-pooled，这样每个答案得到2048-sized vector。得到一个向量矩阵。
• 得分计算：
  

g.Nonlinear layers：论文中所有的非线性变换：

3，论文的主要贡献：

• 论文很好的给出了vqa问题的指导路线。
• 论文提出很多的优化细节。
• 论文实验部分很丰富，有很多可以借鉴的地方，详细可以看原论文。