VaRS-Doc: Interpretation-Aware Variant Representations via Latent Self-Probing for Visual Document Retrieval

TL;DR

VaRS-Doc通过潜在自探测实现多样化文档表示,提升视觉文档检索性能,达到最新水平。

cs.CV 🔴 高级 2026-08-02 33 次浏览
Haocheng Wang Tongkun Guan Wei Shen Xiaokang Yang
视觉文档检索 多模态模型 潜在自探测 多样化表示 晚期交互

核心发现

方法论

VaRS-Doc框架通过潜在自探测实现文档多样化表示。模型在编码阶段主动探索不同的潜在解释,保留高效的晚期交互检索。采用两阶段训练策略,第一阶段学习单一表示,第二阶段扩展到多表示,确保每个分支在训练中有效竞争。

关键结果

  • 在ViDoRe V2和V3基准上,VaRS-Doc在NDCG@10指标上分别达到66.5%和60.0%,显著优于现有方法。
  • 与ColQwen2.5相比,VaRS-Doc在经济和物理领域的表现分别提高了7.1%和3.9%。
  • 消融实验表明,潜在自探测机制显著提高了模型的检索性能。

研究意义

VaRS-Doc为视觉文档检索提供了一种创新的方法,解决了查询无关编码与查询特定检索需求之间的不匹配问题。它在学术界和工业界具有重要影响,特别是在需要快速处理大规模文档集合的应用中。

技术贡献

VaRS-Doc通过引入潜在自探测机制,实现了文档的多样化表示,与现有的单一表示方法形成鲜明对比。其共享语境化与分支编码设计首次在视觉文档检索中应用,提供了新的工程可能性。

新颖性

VaRS-Doc首次在视觉文档检索中引入潜在自探测机制,使得文档表示能够适应不同的查询意图,与传统的单一表示方法相比具有显著创新。

局限性

  • 在某些复杂查询场景下,模型可能仍然难以捕捉所有潜在解释,导致检索性能下降。
  • 需要大量计算资源进行训练,可能不适合资源有限的环境。

未来方向

未来工作可以探索如何在更大规模的数据集上应用VaRS-Doc,并优化其计算效率。此外,研究如何在其他多模态检索任务中应用该框架也是一个有趣的方向。

AI 总览摘要

视觉文档检索在企业搜索、科学文献发现等领域越来越重要。然而,现有方法通常采用固定的文档表示,难以适应不同查询意图。VaRS-Doc通过潜在自探测实现文档多样化表示,显著提升了检索性能。

VaRS-Doc框架在编码阶段主动探索不同的潜在解释,保留高效的晚期交互检索。其两阶段训练策略确保每个分支在训练中有效竞争,避免模型依赖单一表示。

实验结果表明,VaRS-Doc在ViDoRe V2和V3基准上达到最新水平,特别是在经济和物理领域表现突出。未来工作将探索更大规模数据集上的应用,并优化计算效率。

深度分析

研究背景

视觉文档检索需要处理包括段落、表格、图形和布局结构在内的异构证据。早期方法依赖OCR提取文本,但丢失了重要的视觉线索。近年来,多模态大语言模型在视觉-文本语义匹配上取得了进展,为视觉文档检索提供了基础。

核心问题

现有方法采用固定的文档表示,难以适应不同查询意图,导致检索性能受限。如何在不增加在线检索延迟的情况下实现文档的多样化表示是一个关键挑战。

核心创新

VaRS-Doc通过潜在自探测实现文档多样化表示。其共享语境化与分支编码设计允许模型在编码阶段探索不同的潜在解释,避免了传统方法的固定表示限制。

方法详解

  • �� 潜在自探测:通过学习的探测标记实现文档多样化表示。
  • �� 共享语境化与分支编码:共享早期编码块,分支后期编码块。
  • �� 两阶段训练:首先学习单一表示,然后扩展到多表示。

实验设计

实验在ViDoRe V2和V3基准上进行,使用NDCG@10作为评价指标。与多种基线模型进行比较,验证了VaRS-Doc的优越性。消融实验分析了潜在自探测机制的贡献。

结果分析

VaRS-Doc在多个领域的表现均优于现有方法,尤其在经济和物理领域表现突出。消融实验表明,潜在自探测机制显著提高了模型的检索性能。

应用场景

VaRS-Doc可用于企业搜索、科学文献发现等需要快速处理大规模文档集合的应用。其多样化表示能力使其在多模态检索任务中具有广泛应用潜力。

局限与展望

模型在某些复杂查询场景下可能难以捕捉所有潜在解释。此外,训练过程需要大量计算资源,可能不适合资源有限的环境。未来可以探索优化计算效率的方法。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个图书馆里寻找一本书。传统方法就像图书管理员给你一本书的固定介绍,不管你问什么问题。VaRS-Doc就像一个聪明的图书管理员,他会根据你的问题给出不同的书籍介绍。这种方法让你更容易找到你需要的书。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象一下你在玩一个游戏,游戏里有很多关卡,每个关卡都有不同的挑战。VaRS-Doc就像一个超级助手,可以根据你当前的挑战,给你不同的提示和帮助,让你更容易过关。是不是很酷?

术语表

潜在自探测 (Latent Self-Probing)

一种机制,允许模型在编码阶段探索不同的潜在解释。

用于实现文档的多样化表示。

晚期交互 (Late Interaction)

一种架构,文档和查询在独立编码后进行匹配。

用于高效的在线检索。

共享语境化 (Shared Contextualization)

编码过程中共享早期编码块,提供文档的通用上下文。

用于潜在自探测的初始阶段。

分支编码 (Branched Encoding)

在共享语境化之后,分支进行独立的后期编码。

用于生成多样化的文档表示。

两阶段训练 (Two-Stage Training)

一种训练策略,首先学习单一表示,然后扩展到多表示。

用于确保每个分支在训练中有效竞争。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在更大规模的数据集上应用VaRS-Doc仍需探索。
  • 2 优化计算效率以适应资源有限的环境是未来的研究方向。

应用场景

近期应用

企业搜索

VaRS-Doc可以帮助企业快速从大量文档中找到相关信息,提高工作效率。

远期愿景

多模态检索

VaRS-Doc的多样化表示能力可以在多模态检索任务中发挥重要作用,推动该领域的发展。

原文摘要

Visual document retrieval has recently become increasingly important in applications such as enterprise search, scientific literature discovery, and retrieval-augmented generation. These applications depend on efficiently identifying query-relevant pages across large collections of visually rich documents. Existing methods commonly adopt late-interaction architectures that encode and index documents offline to enable scalable and low-latency online retrieval. Despite its efficiency, this paradigm requires each document to be encoded into a fixed representation before the query is known. However, the same content in a visual document may induce different interpretations depending on the query intent, which a fixed representation struggles to capture. Yet postponing document encoding until the query arrives would incur prohibitive online retrieval latency. To address this gap, we propose VaRS-Doc, a visual document retrieval framework that diversifies document representations by enabling the model to actively explore variant latent interpretations during document encoding, while preserving efficient late-interaction retrieval in which each query adaptively selects the best-fit representation. We further introduce a two-stage training strategy that encourages the model to capture complementary semantic interpretations and prevents it from falling back to train a single dominant representation. Experiments on visual document retrieval benchmarks show that VaRS-Doc achieves state-of-the-art retrieval performance, offering a practical solution to the mismatch between query-agnostic document encoding and query-specific retrieval needs. Code is available at https://github.com/bokufa/VaRS-Doc.

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