摘要：多模态理解是指从视觉、听觉、语言等多个不同模态的数据中提取并融合信息，以实现对数据含义的深入理解和推断的能力。多模态理解借助深度学习与计算机视觉（CV）和自然语言处理（NLP），将视觉信息转为自然语言，应用于图像描述、视频描述及视觉问答，显著扩展AI应用并提升

多模态理解是指从视觉、听觉、语言等多个不同模态的数据中提取并融合信息，以实现对数据含义的深入理解和推断的能力。多模态理解借助深度学习与计算机视觉（CV）和自然语言处理（NLP），将视觉信息转为自然语言，应用于图像描述、视频描述及视觉问答，显著扩展AI应用并提升智能。

图像描述是将视觉信息转换为连贯自然语言文本的过程，提升图像检索效率；视频描述则进一步处理连续帧时序与动态，生成连贯视频内容描述，应用于视频摘要、检索及监控等领域；视觉问答（VQA）结合图像理解与自然语言解析，挑战计算机感知、理解与语言生成能力，推动AI发展。

一、图像描述

什么是图像描述（Image Captioning）？图像描述任务要求模型能够准确识别图像中的物体、场景以及它们之间的关系，并用自然语言生成一段简洁、流畅且富有信息量的描述。

图像描述旨在让计算机能够根据给定的图像自动生成一段描述性文字，这类似于人类日常生活中的“看图说话”。但对计算机而言，这项任务极具挑战性，需要结合计算机视觉（Computer Vision, CV）与自然语言处理（Natural Language Processing, NLP）技术，实现图像与文本跨模态融合，让计算机自动生成描述性文字的高级应用。

受机器翻译领域中编码器-解码器（Encoder-Decoder）模型的启发，图像描述可以通过端到端的学习方法直接实现图像和描述句子之间的映射，将图像描述过程转化成为图像到描述的“翻译”过程。

这一过程通常使用卷积神经网络（CNN）来提取图像中的视觉特征，如颜色、纹理、形状等；然后利用循环神经网络（RNN）或其变体（如长短期记忆网络LSTM、门控循环单元GRU）或Transformer架构来捕捉这些特征之间的时序依赖关系，并生成对应的自然语言描述。

在生成描述的过程中，还可能采用注意力机制来增强模型对图像关键区域的关注度，从而提高描述的准确性和相关性。注意力机制并非简单地将输入图像编码成一个固定的特征向量，而是通过引入上下文向量，对每个时间步的解码过程进行动态调整，以此增强图像区域与生成单词之间的相关性，从而捕捉并表达更多的图像语义细节。

二、视频描述

什么是视频描述（Video Captioning）？视频描述是指通过机器自动生成视频内容的描述语句的技术，旨在将视频中的视觉和听觉信息转化为易于理解的自然语言文本，从而帮助用户快速了解视频内容。

为了实现视频描述，可以通过卷积神经网络（CNN）提取视频帧中的关键视觉特征，结合循环神经网络（RNN）及其变体捕捉时序信息，再融合音频特征和文本信息等多模态数据，最后利用序列到序列（Seq2Seq）模型和注意力机制将这些特征转化为自然、准确的语言描述。

在视频描述任务中，还可以应用视频定位（Video Localization）技术来精准标记视频关键元素或事件的位置及时间点。借助目标检测与跟踪，实时定位物体、人物；时间标注则记录关键事件或场景变换的具体时刻，两者协同工作，实现对视频内容的深度解析。

三、视觉问答

什么是视觉问答（Visual Question Answering，VQA）？视觉问答系统接收一张图像和一个关于这张图像的自然语言问题作为输入，经过系统处理后，输出一个准确的自然语言答案。

为了实现视觉问答，需要通过预训练的卷积神经网络提取图像特征，利用自然语言处理技术转化问题为特征向量，进而采用联合嵌入、注意力机制或多模态融合等方法将图像与问题特征有效结合，并在特征融合的基础上，运用分类器或生成式模型生成与问题紧密相关的自然语言答案。

来源：正正杂说