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推理 空间推理 未饱和 模态 · 视频 任务 · 选择 / 判断

VSI-Bench

基于真实室内扫描视频的 5K+ 问答基准,考察多模态模型的视觉空间智能——距离估计、方位判断、物体计数与路径规划

斯坦福大学等(Thinking in Space) ·

考察能力

视觉空间推理 距离与方位估计 视频理解 物体计数

构建信息

数据规模
5,000+ 问答,覆盖 288 个真实室内场景
构建方式
基于 ARKitScenes / ScanNet / ScanNet++ 的真实室内 3D 扫描重建视频,由标注者针对空间关系出题,答案可从 3D 真值推导
评测方式
选择题 + 数值题(相对误差阈值判定)
核心指标
Accuracy / MRA(多重相对准确率)

为什么重要

人类看一段在房间里走动的视频,能自然回答「电视离沙发多远」「从门口走到厨房要经过几个家具」这类问题。VSI-Bench 测的就是这个——视觉空间智能(Visual Spatial Intelligence),而且用的是真实室内扫描视频,不是合成场景。

它的关键发现近乎反直觉:模型在纯语言空间推理上能拿不错的分数,在视频空间推理上却接近随机。论文报告人类平均约 79%,而当时的强多模态模型只有 40% 出头。这说明「空间能力」并没有随语言能力和通用视觉能力同步涨上来——它是一个独立的、尚未被充分训练的能力维度。

对数据侧,这条的含义很直接:图文对里几乎没有真正的空间监督信号。要补这块,需要的是带 3D 真值、带度量标注的视频数据(深度、位姿、物体尺寸),而这类数据的采集成本远高于爬图文。这也解释了为什么空间智能是当下多模态数据供给最薄的一块。

构建方式

  1. 选用三个真实室内 3D 扫描数据集(ARKitScenes、ScanNet、ScanNet++),取其中的行走视频序列
  2. 借助数据集自带的 3D 重建与相机位姿真值,保证「距离 / 方位 / 计数」这类问题有客观答案
  3. 标注者围绕三类能力出题:度量估计(距离、尺寸、面积)、空间关系(方位、相对位置)、综合推理(路径规划、顺序判断)
  4. 数值题采用相对误差阈值分级评分(MRA),避免绝对误差被量纲放大
  5. 同时提供纯文本版对照题,用于分离「语言空间推理」与「视觉空间推理」

任务示例

度量估计:

视频中,从餐桌到冰箱的距离大约是多少米? A. 1.2m B. 2.5m C. 4.8m D. 7m

空间关系:

站在门口面向房间,沙发在你左手边还是右手边?

路径与顺序:

从入口走到厨房,按顺序会经过哪些家具?

这类题的共同点是:答案只能从视频的空间结构里读出来,靠常识或语言先验猜不出来。

最新进展

  • 论文给出的基线显示:模型与人类之间仍存在数十个百分点的鸿沟,是当时差距最大的多模态能力之一
  • 一个被反复引用的结论:给模型看视频并不比给它看抽帧好多少,说明瓶颈不在「看没看到画面」而在「能不能把画面组织成空间结构」
  • 后续工作开始尝试用 3D 表征、点云输入、显式深度监督来补这块短板

关键发现

  • 语言空间推理 ≠ 视觉空间推理:模型能在文字题上正确推理空间关系,却无法从视频里提取同样的信息
  • 视频帧数收益递减:灌更多帧并不能线性提升空间理解,指向表征层面的缺失
  • 真实场景比合成难:真实扫描视频有遮挡、光照变化、运动模糊,合成数据上学到的空间先验迁移有限
  • 数据启示:需要带度量真值的 3D/视频数据,这类数据的获取成本是当前多模态训练数据扩张的主要瓶颈之一
空间智能 视频理解 多模态 3D 场景 室内场景