VLM Wiki

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  • Vision-Language Model 资料整理与学习笔记
  • 看到了什么、发生了什么、为什么发生、何时响应、如何持续低延迟运行
    参考资料见文末Resources

一、Course

计算机视觉基础

Transformer 与多模态基础


二、Concept

VLM 基本架构

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Image / Video
		↓
Vision Encoder(ViT / CLIP)
		↓
Projector / Adapter / Q-Former
		↓
Visual Tokens + Text Tokens
		↓
Large Language Model
		↓
Caption / QA / Reasoning / Action
  • Vision Encoder:把像素转换成 patch token
  • Projector / Adapter:将视觉特征映射到 LLM 的表示空间
  • Visual Token:LLM 能消费的视觉序列
  • Position Encoding / RoPE:表达时间与空间位置
  • SFT:使用图文、视频问答与 caption 数据训练模型
  • Prefill / Decode / KV Cache:决定多模态模型的推理速度与显存

视频理解与视频推理

视频比单图多了时间轴。模型不仅要识别物体,还要处理:

  • 动作、状态变化与事件边界
  • 事件先后顺序、持续时间和因果关系
  • 跨帧目标跟踪与空间关系
  • 长视频记忆与证据检索
  • 音频、字幕和画面的同步

视频推理可以按输出和思考形式分为:

  1. CoT-based Video Reasoning:以语言 Chain-of-Thought 为主
  2. CoF-based Video Reasoning:以帧、视频生成或视觉状态变化作为推理过程
  3. Interleaved Video Reasoning:视频、图像与文本交替进入推理链
  4. Streaming Video Reasoning:视频持续到来,模型只能使用过去和当前信息

Streaming Video Understanding

离线视频模型可以提前看到完整视频;Streaming 模型在时刻 t t t 只能使用:

I t = { F 1 , F 2 , ... , F t } \mathcal{I}_t = \{F_1,F_2,\ldots,F_t\} It={F1,F2,...,Ft}

不能预览 F t + 1 F_{t+1} Ft+1,也不能依赖未来证据。核心问题分为两类:

  • Proactive / When to Act:什么时候回答、提醒、输出 caption 或保持沉默
  • Reactive / How to Sustain:如何控制不断增长的视觉 token、记忆、KV Cache 和计算量

常见系统形态:

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Video Stream → Frame/Chunk Buffer → Trigger/Gate → VLM
											 ↓               ↓         ↓
								 Short-term Memory   Speak?   Response
											 ↓
								 Long-term Memory / Retrieval
  • Streaming input:视频帧持续到达
  • Streaming output:模型逐 token 输出文字
  • Dataset streaming:训练时边下载边读取数据

三、Paper

VLM 基座

Video-LLM 基座

视频推理

Language-centric / CoT
Vision-centric / CoF
Interleaved Reasoning

主动交互:When to Speak

生成式 Token 触发

让模型生成 EOS、<silence>、<response> 或动作 token,统一学习"是否回答"和"回答内容"。

辅助 Head / Detector 触发

使用轻量分类器、路由器或 Activation Model 判断是否调用大模型。

Feature / Event 触发
强化学习优化响应时机

长期记忆

滑动窗口与淘汰
层次化与事件记忆
Token 与 KV Cache 压缩
检索增强记忆

实时推理

编码---解码并行
稀疏调用与视觉计算
推理系统关键指标
  • TTFT:Time to First Token
  • TPOT:Time per Output Token
  • RTF :推理耗时 / 视频时长,实时系统通常要求 R T F < 1 RTF < 1 RTF<1
  • P50 / P95 latency:平均体验与尾延迟
  • Model call ratio:真正调用重模型的帧或 chunk 比例
  • Visual tokens/s:视觉侧处理吞吐
  • Peak GPU memory:峰值显存

Streaming with Thinking


四、Benchmark

Streaming QA、记忆与推理

主动响应与响应时机

视频推理综合评测


五、Dataset

Streaming Caption 与 Narration

  • Live-CC-5M:大规模流式 ASR 视频预训练数据
  • Live-WhisperX-526K:密集实时解说与指令微调
  • OmniStar-RNG:实时 narration、dense caption 和视频文本对齐
  • MMDuetIT:多答案 grounded QA、主动响应与时间定位

Streaming QA 与交互

数据设计时需要显式保存:video/chunk、时间戳、历史对话、事件区间、响应内容以及 silence/respond 标签,避免训练阶段意外读取未来信息。


六、Project


七、Survey


八、Blog

Vision Transformer

Video 与 Codec

推理与 KV Cache


九、Book


十、路线

Stage 1:VLM 基础

  1. 学习 PyTorch Tensor、Module、Dataset 和 GPU 推理
  2. 理解 ViT、Patch Embedding、Attention 和 RoPE
  3. 阅读 CLIP、BLIP-2、LLaVA、Qwen2-VL
  4. 跑通单图 caption 与 VQA

Stage 2:Video-LLM

  1. 使用 FFmpeg / Decord 解码视频并均匀抽帧
  2. 理解 [T,C,H,W] → visual tokens → LLM 数据流
  3. 跑通 Video-MME 或 MVBench 的小规模评测
  4. 比较帧数、分辨率、视觉 token 数与显存、延迟的关系

Stage 3:Streaming Baseline

  1. 将视频切成严格因果的 chunk,禁止使用未来帧
  2. 实现固定长度滑动窗口
  3. 在每个 chunk 输出 caption、answer 或 silence
  4. 记录 TTFT、P95、RTF、显存和 model call ratio

Stage 4:主动触发与长期记忆

  1. 对比固定周期、帧差、codec residual 和轻量分类 Head
  2. 加入 <silence>/<response> 或独立 response head
  3. 实现短期滑窗 + 长期文本/事件/KV 记忆
  4. 在 OVO-Bench、SVBench、RTV-Bench 上做消融

Stage 5:高帧率与 VLA

  1. 使用 lightweight gate 持续感知,重模型按事件调用
  2. 将输出从 caption 扩展为离散 action token
  3. 测量 action latency、decision FPS、return 和 model call ratio
  4. 研究 codec motion vector / residual 引导的区域级 patch selection
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SimpleStream(baseline)
	→ VideoLLM-online(EOS / silence)
	→ StreamBridge(独立触发器)
	→ StreamMind(高帧率稀疏调用)
	→ StreamingVLM / HERMES(KV Cache 与长期记忆)
	→ CodecSight / OneVision-Encoder(Codec-aware 推理)

Resources

资料更新较快,论文发表状态、代码和模型权重以原项目页面为准。欢迎提交 PR 补充课程、论文复现、实验记录和中文笔记。

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