Multi-granularity Correspondence Learning from Long-term Noisy Videos--论文笔记

解决在视频语言学习中,如何有效地从长期(long-term)且带有噪声的视频数据中学习时间上的对应关系(temporal correspondence)。

++噪声对应学习(Noisy Correspondence Learning)++是指在处理视频和文本数据时,学习如何从带有噪声的、不完全对齐的多模态数据中提取有用的信息。在视频语言预训练(Video-Language Pre-training, VLP)的场景中,噪声对应通常指的是视频片段和相应的文本描述之间的不对齐问题。这种不对齐可以是粗粒度的,比如视频片段和文本描述的整体不匹配,也可以是细粒度的,比如视频帧和文本中的单词之间的不精确对应。

举个栗子:视频1展示了如何切洋葱,但对应的文本描述却是"准备蔬菜",这里"准备蔬菜"可能包括切洋葱、削土豆等多种活动,这就是粗粒度的噪声。

使用**软最大算子(Soft-Maximum Operator)**识别关键词汇和帧,有助于模型在细粒度上识别和关注视频和文本中最重要的部分,从而提高对噪声的鲁棒性。

使用**可对齐的提示桶(Alignable Prompt Bucket)**存储与视频片段相关的一系列文本候选,通过使用最优传输(OT)或其他对齐算法,模型可以评估视频片段与文本候选之间的对齐质量。提示桶中的候选将根据它们与视频片段的对齐质量进行排序。

实现方法

在视频和文本对齐的上下文中,使用最优传输距离(Optimal Transport, OT)来最小化视频片段和文本描述之间的距离,从而实现对齐。具体过程如下:

  1. **特征表示**:
  • 首先,将视频片段转换为特征表示,通常通过提取视觉特征来实现。

  • 同样,文本描述也被转换为特征表示,通常通过使用语言模型提取文本的嵌入。

  1. **距离计算**:
  • 计算视频特征和文本特征之间的距离矩阵。这个距离可以是欧氏距离、余弦相似度或其他适合度量多模态数据相似性的距离度量。
  1. **最优传输映射**:
  • 使用最优传输算法(如Sinkhorn算法)来找到两个特征集合之间的最优映射。这个映射将最小化将视频特征分配到文本特征的总成本。
  1. **对齐学习**:
  • 利用OT映射来学习视频和文本之间的对齐。这可以通过最小化OT映射的成本函数来实现,同时考虑到模型的预测和实际的对齐情况。
  1. **损失函数**:
  • 定义一个损失函数,该函数考虑了OT映射的成本以及模型预测的准确性。损失函数用于在训练过程中优化模型参数。
  1. **模型训练**:
  • 使用梯度下降或其他优化算法来最小化损失函数,从而训练模型。
  1. **故障负样本处理**:
  • 通过OT映射,模型可以识别出与噪声负样本相对应的视频帧和文本词汇,从而提高对噪声的鲁棒性。
  1. **迭代优化**:
  • 通过多次迭代,不断优化OT映射和模型参数,直到收敛。
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