Over the years, state-of-the-art (SoTA) image captioning methods have achieved promising results on some evaluation metrics (e.g., CIDEr). However, recent findings show that the captions generated by these methods tend to be biased toward the "average" caption that only captures the most general mode (a.k.a, language pattern) in the training corpus, i.e., the so-called mode collapse problem. Affected by it, the generated captions are limited in diversity and usually less informative than natural image descriptions made by humans. In this paper, we seek to avoid this problem by proposing a Discrete Mode Learning (DML) paradigm for image captioning. Our innovative idea is to explore the rich modes in the training caption corpus to learn a set of "mode embeddings", and further use them to control the mode of the generated captions for existing image captioning models. Specifically, the proposed DML optimizes a dual architecture that consists of an image-conditioned discrete variational autoencoder (CdVAE) branch and a mode-conditioned image captioning (MIC) branch. The CdVAE branch maps each image caption to one of the mode embeddings stored in a learned codebook, and is trained with a pure non-autoregressive generation objective to make the modes distinct and representative. The MIC branch can be simply modified from an existing image captioning model, where the mode embedding is added to the original word embeddings as the control signal. In the experiments, we apply the proposed DML to two widely used image captioning models, Transformer and AoANet. The results show that the learned mode embedding successfully facilitates these models to generate high-quality image captions with different modes, further leading to better performance for both diversity and quality on the MSCOCO dataset.


翻译:近年来,最先进的图像描述方法在部分评估指标(如CIDEr)上取得了显著成果。然而,最新研究发现,这些方法生成的描述往往偏向于训练语料库中仅能捕捉最通用模式(即语言模式)的"平均"描述——即所谓的模式崩溃问题。受此影响,生成的描述在多样性上存在局限,且通常不如人类撰写的自然图像描述信息丰富。本文通过提出一种离散模式学习框架来规避这一问题。我们的创新思路在于挖掘训练描述语料库中的丰富模式,学习一组"模式嵌入",进而利用这些嵌入控制现有图像描述模型所生成描述的模式。具体而言,所提出的DML优化了一种双重架构,该架构包含图像条件离散变分自编码器分支和模式条件图像描述分支。CdVAE分支将每幅图像的描述映射到学习所得码本中存储的某个模式嵌入上,并通过纯非自回归生成目标进行训练,以确保模式的独特性和代表性。MIC分支可直接从现有图像描述模型修改而来,将模式嵌入作为控制信号添加到原始词嵌入中。在实验中,我们将所提出的DML应用于两种广泛使用的图像描述模型——Transformer和AoANet。结果表明,学习到的模式嵌入成功促进了这些模型生成具有不同模式的高质量图像描述,进而在MSCOCO数据集上实现了多样性与质量的双重提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

图像字幕(Image Captioning),是指从图像生成文本描述的过程,主要根据图像中物体和物体的动作。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
3+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
5+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
15+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
12+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
8+阅读 · 6月4日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员