Vary—提升LVLM的dense和细粒度视觉感知能力

论文：Vary: Scaling up the Vision Vocabulary for Large Vision-Language Models
项目主页：https://varybase.github.io/

Vary表现出了很大的潜力和极高的上限，OCR可以不再需要冗长的pipline，直接端到端输出，且可以按用户的prompt输出不同的格式如Latex 、Word 、Markdown。通过LLM极强的语言先验，这种架构还可以避免OCR中的易错字，比如“杠杆”和“杜杆”等， 对于模糊文档，也有望在语言先验的帮助下实现更强的OCR效果。Vary展现出的强大的OCR能力被戏称为“OCR 终结者”。

想将一份文档图片转换成Markdown格式？以往这一任务需要文本识别、布局检测和排序、公式表格处理、文本清洗等多个步骤。这一次，只需一句话命令，多模态大模型Vary直接端到端输出结果，无论是中英文的大段文字

还是包含了公式的文档图片：

又或是手机页面截图：

甚至可以将图片中的表格转换成Latex格式：

当然，作为多模大模型，通用能力的保持也是必须的：

那么这样的效果，是如何做到的呢？

背后原理

目前的多模态大模型几乎都是用CLIP作为Vision Encoder或者说视觉词表。确实，在400M图像文本对训练的CLIP有很强的视觉文本对齐能力，可以覆盖多数日常任务下的图像编码。但是对于密集和细粒度感知任务，比如文档级别的OCR、Chart理解，特别是在非英文场景，CLIP表现出了明显的编码低效和out-of-vocabulary问题。

受语言的LLMs启发，纯NLP大模型（如LLaMA）从英文到中文（外语）时因为原始词表编码中文效率低，必须要扩大text词表。那么对于现在基于CLIP视觉词表的多模大模型也是一样的，遇到“foreign language image”，如一页论文密密麻麻的文字，很难高效地将图片token化，Vary提出就是解决这一问题，在不overwrite原有词表前提下，高效扩充视觉词表。

不同于现有方法直接用现成的CLIP词表，Vary分两个阶段：第一阶段先用一个很小的Decoder-only网络用自回归方式帮助产生一个强大的新视觉词表；然后在第二阶段融合新词表和CLIP词表，从而高效的训练多模大模型拥有新feature。Vary的训练方法和模型结构如下图：

通过在公开数据集以及渲染生成的文档图表等数据上训练，Vary极大增强了细粒度的视觉感知能力。在保持Vanilla多模态能力的同时，激发出了端到端的中英文图片、公式截图和图表理解能力。

另外，原本可能需要几千tokens的页面内容，通过文档图片输入，信息被Vary压缩在了256个图像tokens中。这也为进一步的页面分析和总结提供了更多的想象空间。

目前，Vary的代码和模型均已开源，感兴趣的小伙伴可以去试试了～