大型视觉模型（LVM）应用实例：2024 年挑战与 7 个用例解析
什么是大型视觉模型（LVM）？
大型视觉模型（Large Vision Models, LVMs）是指专为处理和解释视觉数据（通常是图像或视频）而设计的先进人工智能（AI）模型。可以将它们视为视觉版的大规模语言模型（LLMs）。这些模型之所以被称为'大型'，是因为它们拥有大量的参数，通常达到数百万乃至数十亿级别，从而使它们能够学习视觉数据中的复杂模式。
结构与设计
大型视觉模型采用先进的神经网络架构构建而成。最初，卷积神经网络（CNNs）因其处理像素数据和检测层级模式（例如低层的边缘和高层的复杂对象）的能力而在图像处理中占据主导地位。近年来，最初为自然语言处理设计的 Transformer 模型也被广泛应用于多种视觉任务，某些情况下表现更佳。
Vision Transformer (ViT) 将图像分割成固定大小的补丁（patches），并将每个补丁展平为向量序列，类似于 NLP 中的词嵌入。这种机制允许模型利用自注意力机制捕捉全局依赖关系，从而在大规模数据集上实现超越传统 CNN 的性能。
训练
训练大型视觉模型涉及为其提供大量的视觉数据，如互联网图像或视频，以及相关的标签或注释。训练者会对庞大的图像库进行标注，供模型学习。例如，在图像分类任务中，每张图像都会被标记为其所属的类别。模型通过调整其参数以最小化预测与实际标签之间的差异来学习。这一过程需要强大的计算能力和大规模的多样化数据集，以确保模型能够很好地泛化到新的、未见过的数据上。
为了降低对标注数据的依赖，对比学习（Contrastive Learning）等无监督或自监督方法被广泛采用。通过最大化正样本对（同一图像的不同增强视图）的相似度并最小化负样本对的相似度，模型可以在没有显式标签的情况下学习到鲁棒的特征表示。
大型视觉模型的例子有哪些？
在计算机视觉和人工智能领域内广受认可的三个最著名的大型视觉模型例子包括：
1. OpenAI 的 CLIP（对比语言 - 图像预训练）
CLIP 是一种神经网络，它在多种图像和文本标题上进行训练。该模型学习理解并以符合自然语言描述的方式描述图像的内容。CLIP 能够执行各种视觉任务，包括零样本分类，通过理解图像的自然语言上下文来实现。
它是在 4 亿对（图像，文本）的数据集上进行训练的，这使得它能够有效地连接计算机视觉任务和自然语言处理。这使得它能够在没有明确针对这些具体任务进行训练的情况下执行诸如标题预测或图像摘要的任务。CLIP 的核心优势在于其强大的零样本迁移能力，使其成为多模态应用的基石。
2. Landing AI 的 LandingLens
LandingLens 是一个旨在简化计算机视觉模型开发和部署的平台。它允许用户为视觉数据创建和测试 AI 项目，适用于一系列行业，无需深入的 AI 知识或复杂的编程技能。
该平台标准化了深度学习解决方案，减少了开发时间，并且可以轻松地在全球范围内扩展项目。用户可以在不影响生产速度的情况下构建自己的深度学习模型并优化检查准确性。Landing AI 的 LVMs 专注于将开发时间从几个月缩短到几周，简化了标签、训练和部署模型的过程。
它提供了一个逐步的用户界面，简化了开发流程，使团队能够在不需要深入技术知识的情况下创建面向特定领域的 LVMs。
3. Google 的 Vision Transformer (ViT)
Vision Transformer 是一种将 Transformer 架构（最初用于自然语言处理）应用于图像识别任务的模型。它以类似于 Transformer 处理单词序列的方式处理图像，表现出从图像数据中学习相关特征以进行分类和分析任务的有效性。
在 Vision Transformer 中，图像被视为一系列 patch。每个 patch 被展平为一个单独的向量，类似于 Transformer 在文本中使用词嵌入的方式。这种方法允许 ViT 独立地学习图像的结构并预测类别标签。ViT 证明了当数据量足够大时，纯 Transformer 架构在视觉任务上可以超越传统的 CNN 架构。
大型视觉模型的应用案例有哪些？
1. 医疗保健和医学影像
- 疾病诊断：从 X 光片、MRI 或 CT 扫描等医学影像中检测疾病。例如，识别肿瘤、骨折或异常情况。LVMs 可以帮助放射科医生提高诊断的准确性和速度。
- 病理学：在病理学中分析组织样本以寻找癌症等疾病的迹象。自动化分析切片图像可以显著减少人工阅片的工作量。
- 眼科：辅助基于视网膜图像诊断疾病，如糖尿病视网膜病变，通过高精度图像分析实现早期筛查。
2. 自动驾驶汽车和机器人
- ：通过解释实时视觉数据帮助自动驾驶汽车和无人机导航和避免障碍物。结合激光雷达和摄像头数据，LVMs 能构建更精确的环境感知模型。
