RefBench-PRO: Perceptual and Reasoning Oriented Benchmark for Referring Expression Comprehension

TL;DR

RefBench-PRO通过Ref-R1提升多模态大模型在指代表达理解中的定位精度。

cs.CV 🔴 高级 2025-12-06 31 次浏览
Tianyi Gao Hao Li Han Fang Xin Wei Xiaodong Dong Hongbo Sun Ye Yuan Zhongjiang He Jinglin Xu Jingmin Xin Hao Sun
多模态 指代表达 基准测试 深度学习 强化学习

核心发现

方法论

RefBench-PRO基准测试将指代表达分为感知和推理两个核心维度,进一步细分为六个任务:属性、位置、交互、常识、关系和拒绝。通过自动化数据生成管道,生成多样化的指代表达。提出的Ref-R1学习方案结合动态IoU的GRPO,提升复杂推理条件下的定位精度。

关键结果

  • RefBench-PRO在感知和推理方面对多模态大模型提出了更高挑战,实验表明Ref-R1在复杂推理条件下定位精度提升显著。
  • 在RefBench-PRO上,模型的视觉线索感知准确率为59.5%,而关系和常识推理准确率为61.6%。
  • 相比于现有基准,RefBench-PRO在小目标识别和复杂场景下表现更好。

研究意义

RefBench-PRO为多模态大模型提供了一个全面的评估框架,能够揭示模型在不同认知能力下的局限性。它不仅提高了对模型感知和推理能力的理解,还为未来的模型设计提供了新的视角。

技术贡献

RefBench-PRO通过细化任务定义和多样化视觉场景,显著提升了对模型感知和推理能力的评估精度。Ref-R1通过动态IoU的GRPO,提供了新的训练策略,增强了模型在复杂推理条件下的表现。

新颖性

RefBench-PRO首次将指代表达理解分解为感知和推理两个维度,并通过自动化管道生成多样化数据,提供了更具挑战性的基准测试。

局限性

  • 在拒绝任务中,模型的表现仍然有限,容易出现定位幻觉。
  • 在复杂场景下,模型的推理能力仍需提升。

未来方向

未来工作可以进一步优化Ref-R1的训练策略,提升模型在不同任务中的表现,并探索更多的应用场景。

AI 总览摘要

RefBench-PRO是一个专注于感知和推理的指代表达理解基准测试,旨在解决现有基准测试中缺乏可解释评分机制的问题。通过将指代表达分解为感知和推理两个核心维度,并细分为六个任务,RefBench-PRO提供了一个全面的评估框架。

为了生成多样化的指代表达,研究团队开发了一套自动化数据生成管道,能够在六个子维度上生成多样化的数据。此外,提出的Ref-R1学习方案结合了动态IoU的GRPO,显著提升了复杂推理条件下的定位精度。

实验结果表明,RefBench-PRO能够揭示多模态大模型在指代表达理解中的局限性,为未来的模型设计提供了新的视角。尽管在拒绝任务中模型表现有限,但RefBench-PRO在提升模型感知和推理能力方面具有重要意义。

深度分析

研究背景

指代表达理解(REC)是一个视觉-语言任务,旨在根据文本描述定位图像中的特定区域。现有的REC基准测试主要评估感知能力,缺乏可解释的评分机制,无法揭示多模态大模型在不同认知能力下的基础能力。

核心问题

现有基准测试在评估多模态大模型的感知和推理能力方面存在不足,尤其是在复杂场景和组合推理中表现不佳。需要一个能够全面评估模型能力的基准测试。

核心创新

RefBench-PRO通过将指代表达分解为感知和推理两个核心维度,细分为六个任务,提供了一个全面的评估框架。自动化数据生成管道和Ref-R1学习方案是其核心创新。

方法详解

  • �� 将指代表达分解为感知和推理两个维度。
  • �� 开发自动化数据生成管道,生成多样化指代表达。
  • �� 提出Ref-R1学习方案,结合动态IoU的GRPO,提升定位精度。

实验设计

实验使用RefBench-PRO基准测试,评估多模态大模型在六个任务中的表现。使用动态IoU的GRPO进行训练,比较不同模型的感知和推理能力。

结果分析

实验表明,RefBench-PRO在感知和推理方面对多模态大模型提出了更高挑战。Ref-R1在复杂推理条件下显著提升了定位精度。

应用场景

RefBench-PRO可用于评估多模态大模型在指代表达理解中的表现,适用于需要精确定位和复杂推理的应用场景,如自动驾驶和智能监控。

局限与展望

尽管RefBench-PRO在提升模型感知和推理能力方面具有重要意义,但在拒绝任务中,模型的表现仍然有限,容易出现定位幻觉。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个大型超市里,需要找到一个特定的商品。RefBench-PRO就像一个超级智能的购物助手,它不仅能根据你的描述找到商品,还能在复杂的货架布局中准确定位。它通过分析商品的属性、位置和与其他商品的关系,帮助你快速找到目标商品。即使在商品缺货的情况下,它也能告诉你该商品不在货架上。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个寻宝游戏,RefBench-PRO就是你的超级助手。它能根据线索帮你找到宝藏,即使线索很复杂。它能分析每个线索的细节,比如宝藏的颜色、位置和与其他物品的关系。即使宝藏不在地图上,它也能告诉你别浪费时间。是不是很酷?

术语表

Referring Expression Comprehension (指代表达理解)

一种视觉-语言任务,旨在根据文本描述定位图像中的特定区域。

在论文中用于评估多模态大模型的感知和推理能力。

Multi-modal Large Language Model (多模态大模型)

结合视觉和语言信息的大型模型,能够处理复杂的视觉-语言任务。

用于指代表达理解任务的模型。

Dynamic IoU-based GRPO (基于动态IoU的GRPO)

一种强化学习策略,结合动态IoU提升定位精度。

在Ref-R1学习方案中用于提升复杂推理条件下的定位精度。

Perception (感知)

模型识别和理解视觉线索的能力。

在RefBench-PRO中作为评估维度之一。

Reasoning (推理)

模型分析和整合视觉和文本信息以得出结论的能力。

在RefBench-PRO中作为评估维度之一。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何提升模型在拒绝任务中的表现,避免定位幻觉?
  • 2 在复杂场景中,如何进一步提升模型的推理能力?

应用场景

近期应用

自动驾驶

RefBench-PRO可用于评估自动驾驶系统在复杂场景中的感知和决策能力。

远期愿景

智能监控

RefBench-PRO可用于开发更智能的监控系统,提升异常事件的检测和响应能力。

原文摘要

Referring Expression Comprehension (REC) is a vision-language task that localizes a specific image region based on a textual description. Existing REC benchmarks primarily evaluate perceptual capabilities and lack interpretable scoring mechanisms, which cannot reveal the grounding capability of Multi-modal Large Language Model (MLLM) across different cognitive abilities. To address this limitation, we introduce RefBench-PRO, a comprehensive REC benchmark, which decomposes referring expressions into two core dimensions, i.e., perception and reasoning, and further subdivides them into six progressively challenging tasks, such as attribute, position, interaction, commonsense, relation and reject. We also develop a fully automated data-generation pipeline that produces diverse referring expressions across these six sub-dimensions. Furthermore, We propose Ref-R1, an RL-based learning scheme, which incorporates Dynamic IoU-based GRPO to improve localization accuracy under increasingly complex reasoning conditions, establishing a stronger baseline for REC. Extensive experiments demonstrate that our RefBench-PRO enables interpretable evaluation of MLLM on referring expression comprehension, presenting greater challenges in both perception and reasoning.

cs.CV cs.AI