【AIGC】Visual ChatGPT 视觉模型深度解析

sockstack / 165 / 2023-11-06 23:54:12

ChatGPT 可用网址，仅供交流学习使用，如对您有所帮助，请收藏并推荐给需要的朋友。 <a href="https://ckai.xyz/?sockstack&section=detail" target="__blank">https://ckai.xyz</a> <article class="baidu_pl"><div id="article_content" class="article_content clearfix">
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<div class="toc">
<h3>【AIGC】Visual ChatGPT 视觉模型深度解析</h3>
<ul><li><ul>
<li>1. 【Visual- ChatGPT】火热来袭</li>
<li>2. 【Visual-GPT】操作实例</li>
<li><ul>
<li>2.1 处理流程</li>
<li>2.2 操作实例</li>
</ul></li>
<li>3. 【Visual-GPT】技术原理分析</li>
<li><ul>
<li>3.1 技术原理</li>
<li>3.2 系统架构</li>
<li>3.3 模块说明</li>
<li>3.4 Prompt Manager 功能与规则</li>
<li>3.5 视觉基础模型（Visual Foundatin Model）</li>
</ul></li>
<li>4. 【Visual-GPT】使用与运行</li>
<li><ul>
<li>4.1 clone the repo</li>
<li>4.2 prepare the basic environments</li>
<li>4.3 start local runing</li>
</ul></li>
<li>5. 【Visual-GPT】论文简介</li>
<li><ul>
<li>5.1 论文获取</li>
<li>5.2 主要贡献</li>
<li>5.3 本文的启发</li>
<li>5.4 模型复现</li>
<li>5.5 常见错误</li>
<li>5.6 代码解读</li>
</ul></li>
<li>6. GPT4 来了</li>
</ul></li></ul>
</div>
 
<blockquote> 说明： 根据有关要求，本文将【Visual ChatGPT】模型简称为【Visual-GPT】。 本文为删节版，进行了大量删改，有些内容比较晦涩，读者可以略过，当然也可以仔细研读…完整版参见文末链接。 更新说明：文末链接已删除。 
</blockquote> 
<h2>
<a id="1_Visual_ChatGPT_10"></a>1. 【Visual- ChatGPT】火热来袭</h2> 
3月9日，微软亚洲研究院发布了图文版 ChatGPT——Visual ChatGPT，并在 Github 开源了基础代码，短短一周已经获得了 19.7k 颗星。 
2022年11月，OpenAI 推出的 ChatGPT，几个月来已经火爆全球，不仅需要候补注册，还要科学上网。ChatGPT 具有强大的会话能力的语言界面进行人机对话，能陪你聊天、编写代码、修改 bug、解答问题…，但是目前还不能处理或生成视觉图像。 
Visual ChatGPT 把一系列 Visual Foundation 视觉模型接入 ChatGPT，使用户能够与 ChatGPT 以文本和图像的形式交互，还能提供复杂的视觉指令，让多个模型协同工作。Visual ChatGPT 可以理解和响应基于文本的输入和基于视觉的输入，减少进入文本到图像模型的障碍，增加各种 AI 工具的互操作性。 
Visual Transformer 将 ChatGPT 作为逻辑处理中心，集成 Visual Foundation 视觉基础模型，从而实现： 
<ul>
<li>提供视觉聊天系统，可以接收和发送文本和图像；</li>
<li>提供复杂的视觉问答和视觉编辑指令，可以解决复杂视觉任务；</li>
<li>可以提供反馈，总结答案，还可以主动对模糊的指令进行询问。</li>
</ul> 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/d60e0853c6014e368f6eaf8f540f76fe.gif#pic_center" alt="在这里插入图片描述"> 
Visual-GPT 可以用自然语言简单地从模型中键入想要的内容，如题图所示的过程中进行了几轮对话： 
<ol>
<li>用户要求生成一张猫的图像。Visual-GPT 生成了一幅正在看书的猫的图像。</li>
<li>用户要求将图像中的猫换成狗，并把书删除。Visual-GPT 将该图像中的猫换成了狗，并删除了图像中的书。</li>
<li>用户要求对图像进行 Canny 边缘检测。Visual-GPT 理解并执行了 Canny 边缘检测操作，生成了边缘图像。</li>
<li>用户要求基于指定的网络图像，生成一幅黄狗图像，Visual-GPT 也很好地完成了这个任务。</li>
</ol> 
 
<h2>
<a id="2_VisualGPT_37"></a>2. 【Visual-GPT】操作实例</h2> 
<h3>
<a id="21__39"></a>2.1 处理流程</h3> 
Visual-GPT 的基本处理流程如图所示。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/8398e7da72104461907013e77b5fc029.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述"> 
如图所示，用户上传了一张黄色花朵的图像，并输入一条复杂的语言指令「请根据该图像生成的深度图在生成一朵红色花朵，然后逐步将其制作成卡通图片」。 
Visual-GPT 中的 Prompt Manager 控制与 VFM 相关的处理流程。ChatGPT 利用这些 VFMs，并以迭代的方式接收其反馈，直到满足用户的要求或达到结束条件。 
<ul>
<li>首先是深度估计模型，用来检测图像深度信息；</li>
<li>然后是深度图像模型，用来生成具有深度信息的红色花朵图像；</li>
<li>最后利用基于 Stable Diffusion 的风格迁移模型，将图像风格转换为卡通图像。</li>
</ul> 
在上述 pipeline 中，Prompt Manager 作为 ChatGPT 的管理调度中心，提供可视化格式的类型并记录信息转换的过程，最后输出最终结果图像并显示。 
 
<h3>
<a id="22__57"></a>2.2 操作实例</h3> 
第一轮对话： Q1：用户文本询问，问题与图像无关。 A1：模型文本回答，回答与图像无关。 Q2：用户要求画一个苹果。 A2：模型图文回答，绘制了一幅苹果图片。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/19a56815dcb74c7082aabf469866956c.png" alt="chatgpt_visual13"> 
 
第二轮对话： Q3：用户输入图像，是一个苹果和杯子的草图。 A3：模型文本回答，询问用户的意图，并主动提示草图的文件名。 Q4：用户文本输入，要求按草图绘制苹果和杯子。 A5：模型图文回答，按照用户要求绘制了一幅苹果和杯子的图片。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/d49f06b989b3432b94a50e9e94c70b21.png" alt="chatgpt_visual13"> 
 第三轮对话： Q5：用户输入文本，要求把上图修改为水彩画风格。 A5：模型图文回答，按照用户要求把上图修改为一幅水彩画风格的图片。 Q6：用户文本输入，询问图片的背景颜色。 A6：模型文本回答，回答图片的背景颜色。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/e190061c236d41b3be4f0c99f60ca946.png" alt="chatgpt_visual13"> 
 第四轮对话： Q7：用户文本输入，要求去除图片中的苹果。 A7：模型图文回答，按照用户要求从图片中去除苹果——但是没有去除苹果在桌面上的影子。 Q8：用户输入文本，指出上图中的影子还在桌面上，并要求把换一张黑色的桌子。 A8：模型图文回答，按照用户要求把图片中的桌子换成黑色桌子。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/dbf320a686cd403f98c872693a8f5282.png" alt="chatgpt_visual13"> 
 
<h2>
<a id="3_VisualGPT_97"></a>3. 【Visual-GPT】技术原理分析</h2> 
<h3>
<a id="31__99"></a>3.1 技术原理</h3> 
由于 ChatGPT 是用单一语言模态训练而成，处理视觉信息的能力非常有限。而视觉基础模型（VFM，Visual Foundation Models）在计算机视觉方面潜力巨大，因而能够理解和生成复杂的图像。例如，BLIP 模型是理解和提供图像描述的专家，Stable Diffusion 可以基于文本提示合成图像。然而由于 VFM 模型对输入输出格式的苛求和固定限制，但在人机交互上却不如对话语言模型灵活。 
Visual ChatGPT 是在大量文本和图像数据集上训练的。该模型使用不同的视觉基础模型（如 VGG、ResNet和DenseNet）从图像中提取特征，然后将这些特征与基于文本的输入相结合以生成响应。使用有监督和无监督学习技术的组合进行训练，使其能够学习并适应新的场景。 
当用户用图像输入问题或陈述时，它分析图像并提取相关特征。然后，它将这些特性与基于文本的输入相结合，以生成与用户查询相关的响应。例如，如果用户上传一辆汽车的图像并询问“这辆汽车的品牌和型号是什么？”，Visual-GPT 将分析图像并根据从图像中提取的视觉特征生成响应。 
传统的聊天机器人只依赖基于文本的输入，这限制了它们的能力。Visual-GPT 通过结合计算机视觉扩展了聊天机器人的功能，使其能够基于视觉上下文理解并生成响应。Visual-GPT 的另一个特性是它能够生成创造性的响应。由于它是在GPT-3之上构建的，它可以访问大量文本数据集，这使它能够生成富有创意和多样性的响应。这使得与 Visual-GPT 的交互更具吸引力和人性化。 
 
<h3>
<a id="32__112"></a>3.2 系统架构</h3> 
Visual-GPT 的系统架构如下图所示，由用户查询模块（User Query）、交互管理模块（Prompt Manger）、视觉基础模型（Visual Foundation Models，VFM）、调用 ChatGpt API 系统和迭代交互模块（Iterative Reasoning）、用户输出模块（Outputs）构成。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/f92b51081d2e44c39d2a9c18478faa6b.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述"> 
上图左图是多轮对话的过程，中图是 Visual-GPT 如何迭代调用 VFMs 并提供答案的流程图，右图是模型针对第2个 Q/A 的详细运行过程。 
分析系统架构图，该系统利用 ChatGPT 和 一个Prompt Manager(M) 来做意图识别和语言理解，然后决定后续的操作和产出。 
在这个对话的例子中： 
<ol>
<li>第一轮对话：首先用户输入一张图片 User Query（Q1），模型回答收到 （A1）。</li>
<li>第二轮对话：（1）用户提出”把沙发改为桌子“和”把风格改为水彩画“两个要求（Q2），模型判断需要使用VFM模型；（2）模型判断第一个要求是替换东西，因此调用 repalce object 模块，生成符合第一个要求的图片；（3）模型判断第二个要求是通过语言修改图片，因此调用 pix2pix 模块，生成符合第二个要求的图片；（4）模型判断完成用户提出的需求，输出第二幅图片（A2）。</li>
<li>第三轮对话：用户提出问题（Q3），模型判断不需要 VFM，调用 VQA 模块，回答问题得到答案（A3）。</li>
</ol> 
将这个过程抽象出来， 就是一系列系统规则组成的M§和功能模块组成的M(F) ： 
对于由多个“问题-答案对”所构成的集合 S=(Q1,A1),(Q2,A2),...,(Qn,An)S={(Q_1,A_1), (Q_2,A_2),...,(Q_n,A_n)}S=(Q1,A1),(Q2,A2),...,(Qn,An)，要从第 iii 轮对话中得到答案 AiA_iAi，需要一系列的 VFM 和中间输出。 
将第iii轮对话中第jjj次的工具调用中间答案记为 AijA_i^{j}Aij，就可以定义 Visual ChatGPT 的模型为： Aij+1=ChatGPT(M(P),M(F),M(H&lt;i),M(Qi),M(Ri&lt;j),M(F(Aij)))A_i^{j+1} = ChatGPT(M(P), M(F), M(H_{&lt;i}), M(Q_i), M(R_i^{&lt;j}), M(F(A_i^j))) Aij+1=ChatGPT(M(P),M(F),M(H&lt;i),M(Qi),M(Ri&lt;j),M(F(Aij))) 其中：P 是全局原则，F 是各个视觉基础模型，M(H&lt;i)M(H_{&lt;i})M(H&lt;i) 是历史会话记忆，$ M(Q_i)$ 是第 i 轮的用户输入， M(Ri&lt;j)M(R_i^{&lt;j})M(Ri&lt;j) 是第 i 轮的推理历史，AjA^jAj 是中间答案。 
ChatGPT生成最终答案要经历一个不断迭代的过程，它会不断自我询问，自动调用更多VFM。而当用户指令不够清晰时，Visual ChatGPT会询问其能否提供更多细节，避免机器自行揣测甚至篡改人类意图。 
 
<h3>
<a id="33__143"></a>3.3 模块说明</h3> 
M§： 
Visual-GPT 为了能让不同的VFM理解视觉信息并生成相应答案，需要设计一系列系统原则，并将其转化为 ChatGPT能够理解的提示。 
通过生成这样的提示，Prompt Manager 能够帮助 Visual-GPT 完成生成文本、图像的任务，能够访问一系列VFM并自由选择使用哪个基础模型，提高对文件名的敏感度，进行链式思考和严格推理。 
M(F)： 
Prompt Manager 需要帮助 Visual-GPT 区分不同的VFM，以便准确地完成图像任务。 
为此，Prompt Manager对各个基础模型的名称、应用场景、输入和输出提示以及实例给出了具体定义。 
M(Q)： 
Prompt Manager会对用户新上传的图像生成唯一文件名，并生成假的对话历史，其中提到该名称的图片已经收到，这样可以在涉及引用现有图像的查询时忽略文件名的检查。 
Prompt Manager会在查询问题之后加上一个后缀提示，来确保成功触发VFM，强制 Visual-GPT 进行思考，给出言之有物的输出。 
M(F(A))： 
VFM给出的中间输出，Prompt Manager会为其生成链式文件名，作为下一轮内部对话的输入。 
 
<h3>
<a id="34_Prompt_Manager__169"></a>3.4 Prompt Manager 功能与规则</h3> 
Visual-GPT 的核心是 Prompt Manager，具体功能如下： 
<ol>
<li>首先明确告诉 ChatGPT 每个 VFM 的功能，并指定输入输出格式。</li>
<li>然后转换不同的视觉信息（如 png 图像、深度图像和 mask 矩阵）转换为语言格式。</li>
<li>最后处理不同 VFM 的历史、优先级和冲突。</li>
</ol> 
通过 Prompt Manager 的帮助，ChatGPT 可以利用这些 VFM，并以迭代方式接收反馈，直到满足用户的需求或达到结束条件。 
Visual-GPT 集成了不同 VFM 来理解视觉信息并生成相应答案的系统。因此，Visual-GPT 需要制定一些基本规则，并将其转化为 ChatGPT 可以理解的命令。 
这些基本规则包括： 
<ul>
<li>Visual-GPT 的任务需求：协助完成一系列与文本和视觉相关的任务，例如 VQA、图像生成和编辑。</li>
<li>VFM 的可访问性：Visual ChatGPT 可以访问 VFM 列表来解决各种 VL（ vision-language ） 任务，使用哪种基础模型由 ChatGPT 模型本身决定。</li>
<li>文件名敏感度：在对话中可能包含多个图像及不同的更新版本，使用精确的文件名以避免歧义至关重要，滥用文件名会导致混淆图片。Visual-GPT 被设计为严格使用文件名，确保检索和操作图像文件的正确性。</li>
<li>Chain-of-Thought：一些看似简单的命令可能需要多个 VFM，例如生成卡通图片的过程涉及深度估计、深度到图像和风格转换的 VFM。Visual-GPT 引入了 CoT 以帮助决定、利用和调度多个 VFM，将用户的问题分解为多个子问题来解决更具挑战性需求。</li>
<li>推理格式的严谨性：Visual-GPT 必须遵循严格的推理格式。该研究使用精细的正则表达式匹配算法解析中间推理结果，为 ChatGPT 模型构建合理的输入格式，以帮助其确定下一次执行，例如触发新的 VFM 或返回最终响应。</li>
<li>可靠性：Visual-GPT 作为一种语言模型，可能会伪造假图像文件名或事实，这会使系统不可靠。为了处理此类问题，需要设计 prompt 使忠于视觉基础模型的输出，而不能伪造图像内容或文件名。此外，prompt 还将引导 ChatGPT 优先利用 VFM，而不是根据对话历史生成结果。</li>
</ul> 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/04cbd4fec98a4cb6a114b2ec49b462f5.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述"> 
<h3>
<a id="35_Visual_Foundatin_Model_193"></a>3.5 视觉基础模型（Visual Foundatin Model）</h3> 
Visual-GPT 支持 22 种视觉基础模型（Visual Foundatin Model）： 
<ul>
<li>从图像中删除对象（Remove Objects from Image）：image path, textual what to remove -&gt; image path</li>
<li>替换图像中的对象（Replace Objects from Image）：image path, textual what to replace, textual what to add -&gt; image path</li>
<li>按文本要求修改图像（Change Image by the Text）：image path, textual how to modify -&gt; image path</li>
<li>图像问题解答（Image Question Answering）：image path, question -&gt; answer</li>
<li>从图像生成描述文本（Image-to-Text）：image path -&gt; natural language description</li>
<li>从描述文本生成图像（Text-to-Image）：textual description -&gt; image path</li>
<li>对图像进行边缘检测（Image-to-Edge）：image path -&gt; edge image path</li>
<li>从边缘检测图和文本描述生成新图像（Edge-to-Image）：edge image path, textual description -&gt; image path</li>
<li>对图像进行直线检测（Image-to-Line）：image path -&gt; line image path</li>
<li>从直接检测图和文本生成新图像（Line-to-Image）：line image path, textual description -&gt; image path</li>
<li>对图像进行 HED 边缘检测（Image-to-Hed）：image path -&gt; hed image path</li>
<li>从HED边缘检测和文本生成新图像（Hed-to-Image）：hed image path, textual description -&gt; image path</li>
<li>生成分割图像（Image-to-Seg）：image path -&gt; segment image path</li>
<li>从分割图像和文本生成新图像（Seg-to-Image）：segment image path, textual description -&gt;image path</li>
<li>从图像生成深度图（Image-to-Depth）：image path -&gt; depth image path</li>
<li>从深度图和文本生成新图像（Depth-to-Image）：depth image path, textual description -&gt; image path</li>
<li>从图像生成法线图（Image-to-NormalMap）：image path -&gt; norm image path</li>
<li>从法线图和文本生成新图像（NormalMap-to-Image）：norm image path, textual description -&gt; image path</li>
<li>从图像生成草图（Image-to-Sketch）：image path -&gt; sketch image path</li>
<li>从草图和文本生成新图像（Sketch-to-Image）：sketch image path, textual description -&gt; image path</li>
<li>对图像进行姿态检测（Image-to-Pose）：image path -&gt; pos image path</li>
<li>从姿态检测和文本生成新图像（Pose-to-Image）：pos image path, textual description -&gt; image path</li>
</ul> 
 
<h2>
<a id="4_VisualGPT_222"></a>4. 【Visual-GPT】使用与运行</h2> 
【本文为删节版，相关内容已删除。】 
<h3>
<a id="41_clone_the_repo_225"></a>4.1 clone the repo</h3> 
<h3>
<a id="42_prepare_the_basic_environments_226"></a>4.2 prepare the basic environments</h3> 
<h3>
<a id="43_start_local_runing_227"></a>4.3 start local runing</h3> 
 
<h2>
<a id="5_VisualGPT_231"></a>5. 【Visual-GPT】论文简介</h2> 
<h3>
<a id="51__233"></a>5.1 论文获取</h3> 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/2979808ebe034df19b6cae09a04e8c8f.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述"> 
Title：Visual ChatGPT: Talking, Drawing and Editing with Visual Foundation Models 标题：Visual ChatGPT：使用 Visual Foundation 模型进行对话、绘图和编辑 作者：Chenfei Wu, Shengming Yin, Weizhen Qi, Xiaodong Wang, Zecheng Tang, Nan Duan 机构：Microsoft Researc Asia（微软亚洲研究院） 论文链接： https://arxiv.org/abs/2303.04671 开源代码： https://github.com/microsoft/visual-chatgpt 
我已经将本文上传到 CSDN，读者也可以从 arxiv 自行下载。 
第一作者：吴晨飞，高级研究员，2020 年加入微软亚洲研究院自然语言计算组，研究领域为多模型的预训练、理解和生成。 
通讯作者： 段楠，微软亚洲研究院首席研究员及自然语言计算组研究经理，中国科学技术大学兼职博导，天津大学兼职教授，研究领域为自然语言处理、代码智能、多模态智能和机器推理等。 
 
<h3>
<a id="52__252"></a>5.2 主要贡献</h3> 
（1）提出 Visual ChatGPT，打开了 ChatGPT 和 VFM 连接的大门，使 ChatGPT 能够处理复杂的视觉任务。 
（2）设计了一个 Prompt Manager，其中涉及 22 个不同的 VFM，并定义了它们之间的内在关联，以便更好地交互和组合。 
（3）进行了大量的零样本实验，并展示了大量的案例来验证 Visual ChatGPT 的理解和生成能力。 
 
<h3>
<a id="53__262"></a>5.3 本文的启发</h3> 
<ul>
<li>本文开启了 ChatGPT 处理视觉任务的大门。</li>
<li>NLP —&gt; Natural Language PhotoShop，自然语言文本描述下的图片创作编辑和问答。</li>
<li>可以通过系统设计和工具包设计的 Prompt 实现无监督的工具调用，类似于 zero-shot 的 toolformer。</li>
<li>ChatGPT 本身对仿真场景的能力很强，也能接受图片路径和函数关系，可以很好地使用基础视觉模型。</li>
<li>Visual ChatGPT 本身是一个语言模型，所谓的两方多轮对话只是一个 Human AI 的多轮特殊形式。</li>
</ul> 
 
<h3>
<a id="54__272"></a>5.4 模型复现</h3> 
Visual-GPT 的运行步骤如下。 
（1）创建 Python3.8 环境并激活新的环境： 
<pre><code># create a new environment
conda create -n visgpt python=3.8# activate the new environment
conda activate visgpt
</code></pre> 
（2）安装所需的依赖（详见4.2）： 
<pre><code># prepare the basic environments
pip install -r requirement.txt
</code></pre> 
（3）clone the repo： 
【删除】 
clone the repo 所建立的文件夹结构如下： 
<blockquote> ├── assets │ ├── demo.gif │ ├── demo_short.gif │ └── figure.jpg ├── download.sh ├── LICENSE.md ├── README.md ├── requirement.txt └── visual_chatgpt.py 
</blockquote> 
（4）设置工作目录： 
将工作目录设置为创建的 github repo 的 copy： 
<pre><code># clone the repo
%cd visual-chatgpt
</code></pre> 
（5）下载基本视觉模型 VFM： 
<pre><code># download the visual foundation models
bash download.sh
</code></pre> 
（6）输入 OpenAI_API_key： 
要开始使用OpenAI API，请访问 platform.OpenAI.com 并使用 Google 或 Microsoft 邮箱注册帐户，获取 API 密钥，该密钥将允许您访问API。——科学上网，势不可挡！ 
<blockquote> %env OPENAI_API_KEY=sk-xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 
</blockquote> 
<pre><code># prepare your private OpenAI key (for Linux)
export OPENAI_API_KEY={Your_Private_Openai_Key}# prepare your private OpenAI key (for Windows)
set OPENAI_API_KEY={Your_Private_Openai_Key}
</code></pre> 
（7）创建图像保存目录 
<pre><code>!mkdir ./image
</code></pre> 
（8）运行 Visual GPT 
<pre><code>!python3.8 ./visual_chatgpt.py
</code></pre> 
注意问题： 
（1）可以通过 “–load” 指定 GPU/CPU 分配，该参数设置使用的 VFM 模型及加载位置。可用的 Visual Foundation 模型参见 3.6 节内容。 
例如，将 ImageCaptiing 加载到 cpu，将 Text2Image 加载到 cuda:0，则设置为： 
<blockquote> python visual_chatgpt.py --load ImageCaptioning_cpu, Text2Image_cuda:0 
</blockquote> 
（2）VFM 模型所需的内存资源很大，推荐的设置选项为： 
<ul>
<li>CPU 用户：只加载 ImageCaptioning_cpu, Text2Image_cpu</li>
<li>1 Tesla T4 15GB 用户：只加载 ImageCaptioning_cuda:0, Text2Image_cuda:0，可以加载 ImageEditing_cuda:0</li>
<li>4 Tesla V100 32GB 用户：加载如下</li>
</ul> 
<pre><code>--load ImageCaptioning_cuda:0,ImageEditing_cuda:0,Text2Image_cuda:1,Image2Canny_cpu,CannyText2Image_cuda:1,Image2Depth_cpu,DepthText2Image_cuda:1,VisualQuestionAnswering_cuda:2,InstructPix2Pix_cuda:2,Image2Scribble_cpu,ScribbleText2Image_cuda:2,Image2Seg_cpu,SegText2Image_cuda:2,Image2Pose_cpu,PoseText2Image_cuda:2,Image2Hed_cpu,HedText2Image_cuda:3,Image2Normal_cpu,NormalText2Image_cuda:3,Image2Line_cpu,LineText2Image_cuda:3
</code></pre> 
（3）不同 VFM 模型所需内存的参考值。 
<table>
<thead><tr>
<th>Foundation Model</th>
<th>Memory Usage (MB)</th>
</tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td>ImageEditing</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>ImageCaption</td>
<td>1.7</td>
</tr>
<tr>
<td>T2I</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>canny2image</td>
<td>5.4</td>
</tr>
<tr>
<td>line2image</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>hed2image</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>scribble2image</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>pose2image</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>BLIPVQA</td>
<td>2.6</td>
</tr>
<tr>
<td>seg2image</td>
<td>5.4</td>
</tr>
<tr>
<td>depth2image</td>
<td>6.5</td>
</tr>
<tr>
<td>normal2image</td>
<td>3.9</td>
</tr>
<tr>
<td>InstructPix2Pix</td>
<td>2.7</td>
</tr>
</tbody>
</table>
 
<h3>
<a id="55__395"></a>5.5 常见错误</h3> 
<ol>
<li> RuntimeError: CUDA error: invalid device ordinal 问题原因：GPU 的数量不够。 解决方案：将 visual_chatgpt.py 文件中的所有 cuda:\d 替换为 cuda:0。 </li>
<li> OutOfMemoryError: CUDA out of memory 问题原因：没有足够的 GPU 内存来运行 VFM模型。 解决方案：忽略 download.sh 和 visual_chatgpt.py 文件中不需要的一些模型，只加载必要的模型。 </li>
</ol> 
 
<h3>
<a id="56__407"></a>5.6 代码解读</h3> 
**说明：**本节内容来自外网，博主也在解读和测试。在此贴出相关内容，仅供参考，更多解读详见 【Visua ChatGPT: Paper and Code Review】。 
<pre><code class="prism language-python">with gr.Column(scale=0.15, min_width=0): 
btn = gr.UploadButton(“Upload”, file_types=[“image”])
btn.upload(bot.run_image, [btn, state, txt], [chatbot, state, txt])def run_image(self, image, state, txt):
image_filename = os.path.join('image', str(uuid.uuid4())[0:8] + ".png")
print("======&gt;Auto Resize Image...")
img = Image.open(image.name)
width, height = img.size
ratio = min(512 / width, 512 / height)
width_new, height_new = (round(width * ratio), round(height * ratio))
img = img.resize((width_new, height_new))
img = img.convert('RGB')
img.save(image_filename, "PNG")
print(f"Resize image form {width}x{height} to {width_new}x{height_new}")
description = self.i2t.inference(image_filename)
Human_prompt = "nHuman: provide a figure named {}. The description is: {}. This information helps you to understand this image, but you should use tools to finish following tasks, " 
"rather than directly imagine from my description. If you understand, say "Received". n".format(image_filename, description)
AI_prompt = "Received. "
self.agent.memory.buffer = self.agent.memory.buffer + Human_prompt + 'AI: ' + AI_prompt
print("======&gt;Current memory:n %s" % self.agent.memory)
state = state + [(f"![](/file={image_filename})*{image_filename}*", AI_prompt)]
print("Outputs:", state)
return state, state, txt + ' ' + image_filename + ' '
</code></pre> 
如上所述，上传图像后，调用run_image函数。此函数通过uuid创建新的图像名称，对图像进行预处理，然后创建添加到缓存的人工旋转。 
还可以看出，图像描述与文件名一起被包括作为初始输入。该描述由Blip图像字幕模型生成。 
<pre><code class="prism language-python">class ImageCaptioning:
def __init__(self, device):
print("Initializing ImageCaptioning to %s" % device)
self.device = device
self.processor = BlipProcessor.from_pretrained("Salesforce/blip-image-captioning-base")
self.model = BlipForConditionalGeneration.from_pretrained("Salesforce/blip-image-captioning-base").to(self.device)
self.i2t = ImageCaptioning(device="cuda:4")
</code></pre> 
从上面声明的Human_prompt变量中可以看出，短语“但在根据我的描述直接想象之前，您应该使用工具完成以下任务。设置ChatGPT使用VFM而不是任意提供响应的音调。 
<pre><code class="prism language-python">Human_prompt = "nHuman: provide a figure named {}. The description is: {}. This information helps you to understand this image, but you should use tools to finish following tasks, " 
"rather than directly imagine from my description. If you understand, say "Received". n".format(image_filename, description)
</code></pre> 
除了调用提交图像之外，每个调用还具有前缀和后缀，以进一步确保模型不会以特殊方式运行。前缀中列出的一些关键准则如下： 
<ul>
<li> 作为一种语言模型，VisualChatGPT不能直接读取图像，但它有一系列工具来完成各种视觉任务。每个图像都将创建一个文件名为“image/xxx.png”，VisualChatGPT可以调用各种工具来间接理解图像。 </li>
<li> VisualChatGPT 对图像的文件名非常严格，不支持不存在的文件。 </li>
<li> Visual ChatGPT可以按顺序使用这些工具，并且忠于工具观察结果的输出，而不是伪造图像内容和图像文件名。如果创建了新图像，它将记住上次观察工具时的文件名。 </li>
<li> Visual ChatGPT可以访问以下工具： </li>
</ul> 
这些声明使Visual ChatGPT能够使用可用的可视化工具，以及如何处理文件名以及如何与用户就VFM模型之一生成的图像进行通信。 
代理有一个可以使用的所有工具的列表，在本例中是VFM。每个工具都有详细描述其功能，例如： 
<pre><code class="prism language-python">Tool(name="Generate Image From User Input Text", func=self.t2i.inference,
description="useful when you want to generate an image from a user input text and save 
it to a file. like: generate an image of an object or something, or 
generate an image that includes some objects. "
"The input to this tool should be a string, representing the text 
used to generate image. "),
</code></pre> 
所使用的工具之一是VFM，它可以将文本转换为图像，如图所示，为代理提供了有关工具名称的信息，该信息概括了模型的功能、要调用的函数以及详细描述工具和输入。以及仪器输出。 
然后，代理使用工具的描述和过去的对话历史来决定下一步使用哪个工具。使用ReAct框架做出决策。 
<pre><code class="prism language-python">self.agent = initialize_agent(
self.tools,
self.llm,
agent="conversational-react-description",
verbose=True,
memory=self.memory,
return_intermediate_steps=True,
agent_kwargs={'prefix': VISUAL_CHATGPT_PREFIX, 
'format_instructions': VISUAL_CHATGPT_FORMAT_INSTRUCTIONS, 
'suffix': VISUAL_CHATGPT_SUFFIX},
</code></pre> 
ReAct可以被认为是推理链（CoT）推理范式的扩展。而CoT允许LM生成一系列推理来解决任务，从而减少产生幻觉的可能性。 
为了确保ChatGPT以这种格式响应，ChatGPT提示符包含以下内容： 
<pre><code>VISUAL_CHATGPT_FORMAT_INSTRUCTIONS = “””To use a tool, please use the following 
format:
"""
Thought: Do I need to use a tool? Yes
Action: the action to take, should be one of [{tool_names}]
Action Input: the input to the action
Observation: the result of the action
When you have a response to say to the Human, or if you do not need to 
use a tool, you MUST use the format:
Thought: Do I need to use a tool? No
"""
{ai_prefix}: [your response here]”””
</code></pre> 
需要注意的是，想法、行动和观察步骤的输出不会显示给最终用户。所有这些信息都是隐藏的，以确保最终用户不会被没有直接解决用户问题的所有中间答案淹没。 
相反，当LM认为它已经得到了最终答案或想向用户提问时，只向用户 [此处为您的回答] 字段显示生成的文本的一部分。 
ReAct范式的另一个好效果是，我们现在可以结合使用多种工具，因为在看到观察结果后，ChatGPT默认会考虑是否需要使用工具。本质上我必须使用工具吗？是添加到ChatGPT服务生成的每个查询和代理响应的后缀。 
从ChatGPT响应格式上方的提示可以看出，对于ChatGPT从可用列表中选择一个工具，可以从前面看到的工具描述中获得工具的输入格式，最后可以从视图中解析VFM输出。 
可以通过下面的LangChain库查看行动分析和行动条目： 
<pre><code class="prism language-python">def _extract_tool_and_input(self, llm_output: str) -&gt; Optional[Tuple[str, str]]:
if f"{self.ai_prefix}:" in llm_output:
return self.ai_prefix, llm_output.split(f"{self.ai_prefix}:")[-1].strip()
regex = r"Action: (.*?)[n]*Action Input: (.*)"
match = re.search(regex, llm_output)
if not match:
raise ValueError(f"Could not parse LLM output: `{llm_output}`")
action = match.group(1)
action_input = match.group(2)
return action.strip(), action_input.strip(" ").strip('"')
</code></pre> 
在提取要使用的工具和要提供的输入时，进行调用以执行该工具。 
每个模型的输出以以下格式保存为文件名： 
<blockquote> {Name}_{Operation}_{Previous Name}_{Organization Name}. 
</blockquote> 
title 是唯一的 uuid，操作对应于工具的名称，原名对应于用于创建新图像的输入图像的 uuid，组织的名称对应于用户提供的原始输入图像。按照这种命名约定，ChatGPT可以很容易地导出有关新生成的图像的信息。 
<pre><code class="prism language-python">def get_new_image_name(org_img_name, func_name="update"):
head_tail = os.path.split(org_img_name)
head = head_tail[0]
tail = head_tail[1]
name_split = tail.split('.')[0].split('_')
this_new_uuid = str(uuid.uuid4())[0:4]
if len(name_split) == 1:
most_org_file_name = name_split[0]
recent_prev_file_name = name_split[0]
new_file_name = '{}_{}_{}_{}.png'.format(this_new_uuid, func_name, recent_prev_file_name, most_org_file_name)
else:
assert len(name_split) == 4
most_org_file_name = name_split[3]
recent_prev_file_name = name_split[0]
new_file_name = '{}_{}_{}_{}.png'.format(this_new_uuid, func_name, recent_prev_file_name, most_org_file_name)
return os.path.join(head, new_file_name)
</code></pre> 
最后，将所有移动部件组合起来，与Visual ChatGPT进行对话，后者可以使用视觉信息。 
这项工作是快速工程重要性的完美例证。提示允许代理使用文件名处理视觉信息，并创建思维链-&gt;动作链-&gt;观察反应链，帮助确定要使用哪些VFM并处理VFM模型的输出。 
为了抽象解决方案的复杂性质，中介响应（包括思想、行动和观察话语）对用户是隐藏的，只有当ChatGPT相信时LM生成的最终响应才会显示给用户。不再需要使用VFM。 
 
<h2>
<a id="6_GPT4__576"></a>6. GPT4 来了</h2> 
刚刚写完本文，就看到 GPT4 发布的资讯。而且，GPT-4 开始接受图像作为输入介质，也可以开始处理图像了。 
下面是 OpenAI 提供的一个示例，GPT-4 针对图像输入回答的问题。 
<img referrerpolicy="no-referrer" src="https://img-blog.csdnimg.cn/9a6a6d270f324cf9b270e0dd97a2386c.png#pic_center" alt="在这里插入图片描述"> 
由于目前图像输入的权限尚未公开，还不清楚 GPT-4 图像处理的技术原理和能力。所以关于 GPT-4，我们后文再讨论吧。 
但是，可以预期的是：世界潮流，浩浩荡荡。 
 
版权声明： 欢迎关注【youcans的AGI学习笔记】，转发请注明原文链接：【AIGC】Visual ChatGPT 视觉模型深度解析 (https://youcans.blog.csdn.net/article/details/129546888） Copyright 2023 youcans, XUPT Crated：2023-03-15 
 
</div>
<link href="https://csdnimg.cn/release/blogv2/dist/mdeditor/css/editerView/markdown_views-0407448025.css" rel="stylesheet">
<link href="https://csdnimg.cn/release/blogv2/dist/mdeditor/css/style-c216769e99.css" rel="stylesheet">
</div>
<div id="treeSkill"></div>
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作者

sockstack

许可协议

CC BY 4.0

发布于

2023-11-06

修改于

2024-12-20

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