VideoPrism – 谷歌研究团队推出的通用视频编码器

VideoPrism是什么

VideoPrism是一个由谷歌研究团队开发的通用视频编码器，旨在通过一个单一的预训练模型来处理多种视频理解任务。该模型能够从视频中提取丰富的语义表示，使其能够在不同的视频理解任务中实现高性能和准确率，例如视频分类、定位、检索、描述生成和问答等。

VideoPrism的核心设计理念在于预训练数据和建模策略方面提出了创新，在大规模的异构视频-文本数据集上进行预训练，并采用两阶段训练方法（视频-文本对比学习和掩码视频建模）。

Arxiv研究论文：https://arxiv.org/abs/2402.13217

官方项目介绍：https://blog.research.google/2024/02/videoprism-foundational-visual-encoder.html

VideoPrism的功能特性

• 视频分类：VideoPrism可以对视频内容进行分类，识别视频中的主要活动或事件。例如，它可以将视频分为不同的类别，如运动、烹饪、游戏等。
• 视频定位：在视频定位任务中，VideoPrism能够识别视频中特定动作或事件的开始和结束时间点，这对于理解视频内容的时序信息非常重要。
• 视频检索：VideoPrism可以实现视频-文本检索，即根据文本描述找到相关的视频片段，对于内容推荐、视频数据库搜索等应用场景很有帮助。
• 视频描述生成：该模型能够为视频生成描述性文字，有助于用户快速理解视频内容，也常用于视频内容管理和索引。
• 视频问答：VideoPrism可以处理关于视频内容的问答任务，例如回答关于视频中发生事件的问题，这要求模型对视频内容有深入的理解。
• 科学视觉：在科学研究领域，VideoPrism可以应用于动物行为分析、生态学研究等，帮助研究人员从视频数据中提取有用的信息。
• 多模态学习：通过与大型语言模型（如PaLM）结合，VideoPrism可以在视频和语言之间建立联系，进行更复杂的任务，如视频内容的详细描述和解释。

VideoPrism的技术原理

• 预训练（Pre-trAIning）：VideoPrism首先在大规模的异构视频-文本数据集上进行预训练，让模型学习到丰富的视频表示，这些表示能够捕捉视频内容的语义信息。该数据集包含了3600万个高质量的视频-标题对和5.82亿个带有噪声并行文本（如ASR转录文本）的视频片段。
• 视频-文本对比学习（Video-Text Contrastive Learning）：在预训练的第一阶段，VideoPrism通过对比学习来对齐视频和文本的表示。模型会尝试找到视频内容和相关文本描述之间的对应关系，从而学习到能够描述视频内容的高质量特征。
• 掩码视频建模（Masked Video Modeling）：在预训练的第二阶段，VideoPrism采用掩码视频建模来进一步提升对视频内容的理解。这个过程包括随机遮蔽视频中的一部分（例如，某些帧或片段），然后让模型预测这些遮蔽部分的内容，以此帮助模型学习到更加细致和全面的视频表示。
• 全局和局部蒸馏（Global and Local Distillation）：在第二阶段，VideoPrism还进行全局和局部蒸馏，这涉及到从第一阶段的模型中提取全局视频表示，并将其与局部细节相结合。这种蒸馏过程使得模型能够在保持语义信息的同时，更好地理解视频的全局结构和局部动态。
• 打乱词序（Token Shuffling）：为了提高模型对视频内容的理解，VideoPrism在第二阶段的预训练中引入了Token Shuffling策略。这要求模型在预测遮蔽部分时不考虑输入样本的顺序，从而迫使模型更加关注视频内容本身。
• 下游任务适配（Downstream Task Adaptation）：在预训练完成后，VideoPrism可以通过简单的适配来处理各种下游视频理解任务。这通常涉及到在模型的输出上添加特定的任务头（例如：分类器、定位器或检索器），而不需要对模型的主体部分进行微调。