目錄

• [2015][NIPS] Are You Talking to a Machine Dataset and Methods for Multilingual Image Question Answering
• [2015][NIPS] Exploring Models and Data for Image Question Answering
• [2016][AAAI] Learning to Answer Questions from Image Using Convolutional Neural Network
• [2016][CVPR] Answer-Type Prediction for Visual Question Answering
• [2016][CVPR] Ask Me Anything: Free-form Visual Question Answering Based on Knowledge from External Sources

[2015][NIPS] Are You Talking to a Machine Dataset and Methods for Multilingual Image Question Answering

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本文提出了一個多語言的VQA數(shù)據(jù)集FM-IQA，包含中文（英文）問題和答案。本文方法現(xiàn)在看來很簡單，使用CNN提取圖像特征，使用LSTM提取問題特征，使用另一個LSTM編碼答案中的上下文，再將三個模塊的結(jié)果融合，生成最終答案。

本文構(gòu)造的數(shù)據(jù)集包含158392張圖片，316193個中文問題（英文問題個數(shù)一致）

實驗上，作者構(gòu)造了baseline模型——blindQA（在融合模塊上，不輸入image feature），實驗結(jié)果如下圖所示：

[2015][NIPS] Exploring Models and Data for Image Question Answering

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本文出自多倫多大學(xué)Mengye Ren，作者提出了一個端到端的QA模型，使用VGG19提取圖片特征后，將特征進行放射變換，作為question中的第一個單詞輸入LSTM，最后通過softmax得到答案。

作者提出了一個question generation方法，并基于此方法構(gòu)造了COCO-QA數(shù)據(jù)集。question generation方法共分為三步：① 使用斯坦福解析器對圖片進行解析；② 生成四類問題（Object、Number、Color和Location）；③ 后處理：reject答案出現(xiàn)頻率過高（或過低）的QA pair。下表是數(shù)據(jù)分布：

實驗上，作者在DAQUAR和COCO-QA上做了實驗，并進行了可視化：

[2016][AAAI] Learning to Answer Questions from Image Using Convolutional Neural Network

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本文出自華為諾亞方舟實驗室。CNN已經(jīng)在多個任務(wù)中展露出不俗的表現(xiàn)，但是還沒有被引用在VQA任務(wù)中，作者遂將CNN應(yīng)用在了VQA中。

本文方法共包含三個CNN部分，第一個CNN用于提取圖片特征，第二個CNN用于提取文本特征，第三個CNN用于提取多模態(tài)特征。值得一提的是，在第三個CNN中，輸入是$[V_{qt}^i,V_{im},V_{qt}^{i+1}]$。

實驗部分，本文在DAQUAR和COCO-QA上進行了實驗，結(jié)果如下：

[2016][CVPR] Answer-Type Prediction for Visual Question Answering

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本文的出發(fā)點在于，在很多時候，根據(jù)問題，即可以確定候選答案。如“這是一個紅色的馬嗎？”，答案只有可能是“是”或者“不是”，而不可能是“綠色”或者“30”。然而，現(xiàn)有的方法中沒有顯式的進行這種推理。

本文的貢獻共包括兩方面：① 第一個使用貝葉斯架構(gòu)預(yù)測答案類型，且準確率達到了99.7%。② 在VQA任務(wù)中使用skipthought vector[8]，這是2015年在NIPS上提出的新方法，將句子編碼成向量的同時，可以保存顯著的句子信息。

作者對比了目前的4個VQA數(shù)據(jù)集，十分細致：

在沒有給定答案類別的數(shù)據(jù)集（如DAQUAR），作者規(guī)定了三種類別，分別是：Number、Color和Others。對于給定了答案類別的數(shù)據(jù)集，COCO-QA作者沒做處理，直接使用數(shù)據(jù)集提供的Object、Color、Counting和Location。COCO-VQA（也就是VQA v1.0），作者將Number類細分為了Counting和Other numbers，并添加了COCO objects和Activity兩個類別，前者對應(yīng)于答案是COCO數(shù)據(jù)集中的一種object，后者對應(yīng)于問題以playing和doing為結(jié)尾的QA pair。

對于給定的圖片的特征$x$、給定的問題的特征$q$，本文的目標是預(yù)測$P(A=k|x,q)={\sum }_{c\in T}P(A=k,T=c|x,q)$。其中，$A$是答案，$T$是答案類別。根據(jù)貝葉斯公式可得：
$$P(A=k,T=c|x,q)=\frac{P(x|A=k,T=c,q)P(A=k|T=c,q)P(T=c|q)}{P(x|q)}$$
將上式中分子的三個部分分別用①②③表示。對于②和③，作者使用邏輯回歸分類器去建模；對于①，作者將其建模為下式的多元條件高斯：
$$P(x|A=k,T=c,q)=\mathcal{N}(x|{\overline{\mu }}_{k,c,q},{\overline{\Sigma }}_{k,c})$$

在四個數(shù)據(jù)集上的實驗結(jié)果：

[8] R. Kiros, Y. Zhu, R. Salakhutdinov, R. S. Zemel, A. Torralba, R. Urtasun, and S. Fidler. Skip-thought vectors. In NIPS, 2015. 2, 6

[2016][CVPR] Ask Me Anything: Free-form Visual Question Answering Based on Knowledge from External Sources

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本文出自阿德萊德大學(xué)吳琦老師，是第一篇提出使用外部知識庫進行VQA的文章。本文的動機很明顯，在VQA任務(wù)中，難免會出現(xiàn)一些涉及到常識的問題，此時單純的依靠數(shù)據(jù)集中給的Image、Question難以給出合適的回答。具體的例子如下圖所示：

本文的方法如下圖所示，先對圖片進行區(qū)域提取，提取特征后，使用SOTA caption方法生成描述，并基于檢測的topK屬性去外部知識庫中找到相關(guān)知識，將兩部分文本信息（caption結(jié)果、知識庫查詢結(jié)果）和視覺信息共同輸入LSTM。

本文的實驗結(jié)果非常好，在COCO-QA數(shù)據(jù)集上比SOTA高大概14個百分點。

在VQA數(shù)據(jù)集上也超過SOTA很多。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的2021.02.01 Visual QA论文阅读的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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