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多模态数据工程
VLM 数据的完整工程栈:能力-数据映射全景、视觉 token 经济学、交错文档与文档智能、细粒度定位、视频与 GUI Agent 数据、多模态后训练与幻觉矫正、评测与去污染。
“文本数据工程解决的是’读’的问题,多模态数据工程解决的是’看’的问题——而后者在 2026 年才刚刚走完文本数据 2021 年走过的路。”
前面二十几章的管线——采集、清洗、过滤、去重、配比、退火——都默认了一个前提:数据是纯文本。但 2026 年的前沿模型几乎全是多模态的:GPT-5 原生看图看视频,Gemini 3.5 全模态输入输出,开源的 Qwen3-VL、InternVL3.5 也早已不是”文本模型 + 视觉编码器”的拼接。这一章把前文的所有管线思想平移到多模态,并指出哪些环节出了新问题:交错文档怎么解析?视觉 token 怎么算预算?定位标注怎么规模化生产?视频怎么切分?GUI 轨迹怎么采?多模态幻觉怎么用数据矫正?
阅读本章前先记住一个总判断:多模态数据工程不是”文本管线 + 图片附件”。它有三条独立的第一性原理——
- 质量信号是跨模态的:文本质量看困惑度和启发式规则,图文质量看”图文是否真的相关”,这个信号必须两个模态一起算。
- 成本由视觉侧主导:一张高清图的 token 数常常是它配文的上百倍,序列长度、显存、吞吐、配比的账都因此改写(26.4)。
- 能力是碎片化的:OCR、图表、GUI、空间定位、长视频、多图推理不是同一个能力,各自吃不同的数据。用一套”多模态数据”笼统配比,必然某几项能力饿死(26.3)。
26.1 三代范式:图文对 → 交错文档 → 原生统一
理解多模态数据工程,先看数据形态的三次演进:
| 代际 | 数据形态 | 代表数据集 | 代表模型 | 核心假设 |
|---|---|---|---|---|
| 第一代 | 离散图文对 | LAION-400M/5B、DataComp | CLIP、Stable Diffusion | 对比学习对齐两个模态的嵌入空间 |
| 第二代 | 交错文档 | MMC4、OBELICS、MINT-1T | Flamingo、Idefics2、Chameleon、MM1 | 模型在”自然阅读顺序”中学会图文交替推理 |
| 第三代 | 原生统一序列 | MINT-1T + 海量图文对 + 视频 | Chameleon、Emu3、GPT-4o 类全模态 | 所有模态离散化为统一 token,一套 Transformer 生成一切 |
为什么交错文档是关键跳板? 图文对只能教会模型”这张图是什么”,教不会”这篇文档里第 3 张图和第 2 段文字的关系”。而人类的知识载体——网页、PDF、论文——天然就是图文交错的。Flamingo 首先证明了在小样本多模态任务上,交错数据远胜纯图文对;Chameleon 和 MM1 把这一结论推到前沿规模。
第三代”原生统一”带来的数据侧变化常被忽略:一旦图像也被离散化成 token,图像生成就变成了语言建模任务,于是”图文对数据”和”图文生成数据”合并成同一份资产,配比问题从”文本域配额”升级为”模态配额 × 域配额”的二维问题(第 10 章配比思想在二维上的推广)。代价是:离散化图像 token 的重建质量成了新的质量门槛,压缩率与细粒度 OCR 能力直接冲突。
MINT-1T:开源交错数据的 10 倍跃迁
2024 年之前,开源交错数据集的规模卡在 OBELICS(115B token / 3.53 亿图,纯 HTML)。MINT-1T 一步跨越到 1 万亿文本 token + 34 亿张图,并首次大规模纳入两个新源:
| 子集 | Token 量 | 特点 |
|---|---|---|
| HTML | 922B | CommonCrawl WARC 2017-2024,过滤后的网页 |
| 93B | CommonCrawl WAT 2023-2024,此前从未被交错数据集利用 | |
| ArXiv | 9B | LaTeX 源码解析,科学图表与公式混排 |
实验结论值得记:MINT-1T 训练的模型在 10-shot 以上的多模态上下文学习任务全面超过 OBELICS,其中科学与技术领域提升最大——PDF 和 ArXiv 子集贡献的恰恰是 HTML 里最稀缺的高知识密度文档。这与第 4 章”数据来源金字塔”的结论完全同构:多模态数据同样要向”非 HTML 源”要增量。
一个实践提醒:MINT-1T 的 PDF 子集只有 93B token,占全量约 9%,但作者训练时按文档数采样给了它 45% 的配额(HTML 50%、ArXiv 5%)——是主动上调权重,而不是自然占比。判断一份多模态数据的价值,不能只看 token 数,要看它覆盖的能力维度是不是别处没有的:PDF 与 ArXiv 的文档长度显著长于 HTML、图像密度也更高,这正是下一节 taxonomy 的出发点。
26.2 交错文档管线解剖:MINT-1T 怎么炼成
MINT-1T 的处理管线几乎是第 5、6、7 章文本管线在多模态下的翻版,多出来的全是”图”的问题:
CommonCrawl WARC/WAT
│
├─ 文本侧:fastText 语种识别(阈值 0.65,只留英文)
│ RefinedWeb 式重复 n-gram 过滤
│ URL 黑名单(NSFW 子串)
│
├─ 图像侧:NSFW 图像分类器
│ 尺寸过滤(150px < 边长 < 20,000px)
│ 宽高比约束(HTML 2:1,PDF 3:1)
│
├─ 联合:Bloom filter 段落级 + 文档级去重
│ PII 掩码(邮箱 / IP)
│
└─ 结构化解析:
HTML → 保留 DOM 图文顺序
PDF → PyMuPDF 解析 + 文本块按列聚类 + 从左到右阅读顺序
ArXiv → TexSoup 解析 LaTeX,剔除 import/参考文献/表格标签,
图片按出现位置插回正文
三个细节值得展开:
PDF 阅读顺序是最大的坑。 双栏论文里朴素的坐标排序会把左右栏文本打碎。MINT-1T 的做法是先做文本块列聚类,再按列内从上到下、列间从左到右重排。即便如此,复杂版式的解析错误率仍然不低——这是 2026 年多模态数据工程公认的未解难题之一(第 5 章的 PDF 解析一节有文本侧的对应讨论,26.6 会更系统地展开版面解析)。
LaTeX 源码比编译后的 PDF 干净得多。 ArXiv 子集直接解析 .tex 源码:数学公式保留原始 LaTeX(后续可转成可计算形式),图片位置从源码结构恢复,不受排版引擎干扰。10B token 量小,但单位知识密度全书最高。
图像用 URL 引用而非二进制存储。 这带来了与 LAION 同样的”链接腐烂”问题——三年后回访,能下载到的图往往只剩 60-70%。做长期数据资产,要么本地化存储,要么定期重爬校验(第 13 章数据溯源的动机之一)。工程上建议把”可下载率”做成监控指标:它一旦下滑,模型训练时静默丢图,症状会被误诊为”数据配比问题”。
NeMo Curator 的交错数据设施
工业级的交错数据处理已经进入标准框架。NVIDIA NeMo Curator 的 Interleaved 管线定义了一个值得参考的 schema:
| 列 | 类型 | 含义 |
|---|---|---|
sample_id | string | 文档唯一 ID |
position | int32 | 元素在文档内的序号(-1 为元数据行) |
modality | string | text / image / metadata |
text_content | string | 文本内容(文本行) |
binary_content | large_binary | 图像原始字节(物化后填充) |
source_ref | string | 源文件定位符(JSON) |
每个交错文档被拆成”一行元数据 + N 行文本/图像”,存储格式在 WebDataset tar shard 与 Parquet 之间自由转换(curate once, train many)。二进制内容默认不加载进内存,而是按需”物化”,有三种策略:字节范围读(最优,批量 HTTP/S3 range 请求)、tar 解包(字节偏移未知时)、直接读(独立文件)。
采样级过滤器同样标准化:图像清晰度(blur score)、二维码面积占比、CLIP 图文对齐分数(阈值 0.2 起步)、图/文条目数比例。这一套过滤器就是多模态版的第 6 章”Gopher 八关”。
工程建议:把 schema 里”每个元素一行”的设计当成硬约束。很多团队早期把整篇交错文档塞进一个大 JSON,结果是任何一次过滤都要反序列化全文档,过滤器迭代成本极高。行式存储让”加一个过滤器”变成一次 SQL 变换——这与第 28 章”数据设施的可迭代性优先”是同一条原则。
26.3 VLM 能力—数据映射全景
这是本章最该被反复翻阅的一张表。多模态数据配比之所以难,是因为”多模态”不是一个能力,而是一堆彼此弱相关的能力,每种能力的数据来源、标注成本、退化原因都不同。做配比时如果对”多模态数据”一视同仁,最常见的结局是 OCR 和图表能力过剩、GUI 与空间定位饿死。
| 能力维度 | 数据形态 | 主要来源 / 生产方式 | 代表数据集 | 主要评测 | 典型坑 |
|---|---|---|---|---|---|
| 通用图文对齐 | 图文对 | 网页 alt-text、DataComp 式筛选 | DataComp-1B、DFN | CLIP 类零样本 | 链接腐烂、水印污染 |
| 交错推理 | 图文交错文档 | CommonCrawl HTML/PDF/ArXiv | MINT-1T、OBELICS | 多模态 ICL、MMMU | PDF 阅读顺序错误 |
| OCR / 文档理解 | 高分辨率文档图 + 结构化文本 | 版面解析 + OCR + 文档 VQA 构造 | DocLayNet、RVL-CDIP、DocVQA | DocVQA、ChartQA、CC-OCR | DPI 不足、公式/表格结构丢失 |
| 图表与数据可视化 | 图表图 + 数值/推理 QA | 代码合成图表 + 程序化 QA | ChartQA、PlotQA、FigureQA | ChartQA、MathVista | 合成图表分布单一 |
| 细粒度定位 | 图 + bbox / 掩码 / 指代 | Grounding DINO + SAM 自动标注、人工 REC | Objects365、RefCOCO、GRIT | RefCOCO、ODinW | 自动框噪声、坐标格式不统一 |
| 空间与几何推理 | 多视角/单图 + 空间关系标注 | 合成场景 + 关系标注 | SpatialBench 类 | CV-Bench、SpatialBench | 数据稀缺,靠合成 |
| 多图推理 | 多图 + 比较/聚合问题 | 图集构造 + 强模型出题 | Mantis、MuirBench 类 | MuirBench、Mantis-Eval | 图序敏感、位置偏差 |
| GUI / 屏幕理解 | 截图 + 元素树 + 动作轨迹 | 真机/模拟器录制 + DOM 对齐 | Mind2Web、OSWorld、Aguvis 类 | ScreenSpot、OSWorld | 环境不可复现、隐私 |
| 视频理解 | 视频片段 + 字幕/QA | 镜头切分 + 多教师字幕 + 时间戳标注 | Panda-70M、Ego4D、HowTo100M | Video-MME、MVBench、LongVideoBench | 时间标注稀缺、长视频算力 |
| 科学与数学 | 公式/化学结构/几何图 + 解题过程 | LaTeX 解析 + 教材习题结构化 | ArXiv 子集、MathVista 类 | MathVista、MMMU | LaTeX 渲染错误 |
| 多语言 OCR | 非英文文档图 | 多语种采集 + 本地化 OCR | 各语种文档集 | OCRBench 多语子集 | 小语种字体与排版多样 |
| 具身 / 机器人 | 多视角视频 + 动作标签 | 遥操作采集 + 仿真生成 | 见第 27 章 | 见第 27 章 | 硬件异构、动作空间不统一 |
怎么用这张表:
- 做配比时按行配额,而不是按”多模态总量”配额。给每行设一个最小保障量(类似第 10 章的域配额下限),避免长尾能力被主流数据淹没。
- 做归因时按行建 probe。整体多模态分数涨了不代表每行都涨(26.16 与第 11 章的多模态特化小节展开)。
- 做采购/采集决策时看”单位成本覆盖几行”。文档类数据(PDF/LaTeX/扫描件)能一次喂饱 OCR、表格、科学、多语言四行,性价比最高;GUI 数据只喂一行但那一行是稀缺的。
与前文的接口:这张表是第 4 章”数据来源金字塔”和第 10 章”配比”在多模态下的合体。文本管线的配比是按”域”切分的,多模态必须按”能力 × 域”二维切分——多出来的那一维,就是多模态数据工程所有额外复杂度的来源。
26.4 视觉 token 经济学
文本数据工程里,“token 数”基本等于”字符数 / 压缩比”,是个被动结果。多模态下它是主动设计变量,而且直接决定训练能不能跑起来。
一张图值多少 token
不同方案下同一张 1024×1024 图的 token 消耗可以差两个数量级:
| 方案 | 视觉 token 数(量级) | 代价 |
|---|---|---|
| 固定 224 或 336 分辨率单图 | 256-576 | 细节全丢,OCR/表格能力基本为零 |
| 固定 448 tile + 多 tile(anyres,如 LLaVA-NeXT / InternVL 切片) | 1k-3k | tile 数随分辨率线性增长,文档图暴涨 |
| 动态分辨率(Qwen2.5-VL 式,4-16384 token/图) | 按需伸缩 | 序列长度方差极大,packing 与显存规划困难 |
| 压缩型(Q-Former / Perceiver Resampler,Flamingo、BLIP-2) | 32-256 | 极高压缩率,细粒度 OCR 与定位能力显著受损 |
| pixel shuffle 类(InternVL) | tile 数 / 4 左右 | 比纯 tile 省 4 倍,保留较多细节 |
结论很硬:只要你的目标能力里包含 OCR、表格、图表、GUI,就不能用高压缩方案。Q-Former 式压缩在”看图说话”任务上够用,在”读发票金额”任务上必然失效。这也是 2026 年开源 VLM 普遍放弃 Q-Former、回到”切片 + 轻度压缩(pixel shuffle)“路线的原因。
token 预算怎么定
工程上通常分三步:
- 定目标能力集(回到 26.3 的表),反推所需最小分辨率。经验值:自然图像 336-448 够用;文档/图表/GUI 需要短边 ≥ 768,理想 1024-1536;多栏论文 PDF 有时需要 2048。
- 定单样本 token 上限(例如图文样本 ≤ 8k token),超出的图降采样而不是截断——截断会丢失整块版面信息,降采样至少保留全局。
- 定模态 token 比(视觉 token 占总量比例)。不同阶段差别很大:预训练期视觉占比可以到 30-50%(要让模型学会”看”),后训练期通常压到 10-20%(指令样本以文本为主)。
第 10 章讲文本域配比时用的是”token 占比”这一个旋钮,多模态下它是三个旋钮:分辨率策略 → 单样本上限 → 模态 token 比,三者共同决定吞吐与效果。
还差一层:预算怎么分到 26.3 那 12 行上
上面三步定的是总量,但它们没有回答一个更前置的问题:这个总预算在 26.3 那张能力表的各行之间怎么分。26.3 末尾给的是”做配比时按行配额”,26.4 给的是”总量怎么定”,两者此前没有接起来。
WeVisDoc(arXiv:2609.20423)给了一个可参照的实现,而且它的表述很值得抄:把数据工程当作一个”按 token 预算分配”的账本问题。做法是两轮——
- 先按覆盖铺一遍(Stage I):让语义、结构、外观三个方向都见过,不求每行都练够。
- 再按残差定向投(Stage II):用 held-out probe 测出各行在固定的视觉-结构簇内的残差错误,据此做定向的数据构建与目标 token 预算的再分配——把预算投到真正缺覆盖的行,而不是均匀加。
它与 26.3 末尾那条”做采购决策时看单位成本覆盖几行”直接咬合:文档类数据一次喂饱 OCR、表格、科学、多语言四行,在 token 预算账本上是性价比最高的一格——这也是为什么”文档”这一行值得在预算账本上单独占一栏,而不是按它的数据条数自然摊薄。
⚠️ 回源状态:账本算法的具体形式(如何由残差推出各行预算增量)未读论文正文,本段只按”可参照的实现”引用,不要当作现成公式套用。可确认的一手表述是摘要中的 “These diagnostics guide targeted data construction and reallocation of the target-token budget”。
序列长度方差是吞吐杀手
动态分辨率会让 batch 内序列长度从 1k 到 30k 不等,冲击落在三处:
- 显存峰值:按最长序列预分配会浪费,按平均分配会 OOM。
- 有效 batch:padding 占比高时,大量算力花在空 token 上。
- 配比失真:如果你按样本数配比(例如”10% 文档数据”),而文档样本的 token 数是其他样本的 5 倍,实际 token 占比会变成 35% 左右——配比必须按 token 记账,不能按样本数记账。
这是多模态下最容易踩的配比陷阱:名义配比和实际配比系统性偏离,而且偏离方向与数据特性强相关,排查时极难发现。
packing 的多模态约束
第 9 章的文本 packing 在这里要多加三条约束(详见 ch09 的多模态特化小节):
- 图不能跨样本切:一个样本的视觉 token 必须完整落在同一序列里,否则 attention mask 无法正确隔离。
- 图文交错样本的注意力隔离:多模态 packing 通常用 block-diagonal mask 或 document mask,避免样本间互相看见。
- 视觉 token 的位置编码连续性:动态分辨率下每个图的 token 数不同,位置 ID 要按实际 tile 重算,不能沿用打包前的偏移。
与前文的接口:第 9 章解决”怎么塞满序列”,这一节解决”塞满之前先决定每个样本值多少 token”。文本侧 token 是度量,多模态侧 token 是预算——这是两者最本质的区别。
26.5 图文对的教训:从 LAION 到 DataComp
第一代图文对数据没有因为交错数据崛起而退出历史——扩散模型和对比学习预训练仍然大量依赖它们,但工程教训足够写进教科书。
LAION-5B 的三重事故:① 2023 年斯坦福团队在其中发现 CSAM(儿童性虐待材料),直接导致数据集从 Hugging Face 下架;② 大量水印、签名、低质图污染训练(Stable Diffusion 早期的”水印手”问题);③ URL 索引模式导致链接持续腐烂。三条教训对应三条工程铁律:安全过滤必须前置且独立审计、水印检测必须进管线、长期资产必须本地化。
DataComp 范式:与其各自闷头做数据,不如把”给定固定算力,比谁的数据配方在下游基准上分高”变成竞赛。DataComp 系列把 curation 本身变成可复现实验,催生了 DFN(Data Filtering Networks,用模型给模型挑数据)和 T-MARS(文本无关区域裁剪,处理”图里混入文字 UI”的污染)等方法。这与第 2 章”质量感知缩放律”一脉相承:数据质量函数 Q 是可以被显式搜索的。
值得单独强调的是 T-MARS 处理的问题:网页截图类图像里包含大量文字(UI、按钮、弹窗),这些文字与 alt-text 无关,会污染图文对齐信号,也会让模型学到”看图要读 UI 文字”的偏差。这类”图像内嵌文本”的检测(OCR 区域占比)应当成为所有图文对管线的标准过滤项。
与前文的接口:图文对的过滤-去重-配比问题,分别对应第 6 章(质量过滤)、第 7 章(去重)与第 10 章(配比)。多模态的区别在于质量信号从”纯文本启发式”升级为”跨模态一致性”(CLIP score 类),去重从 MinHash 升级为感知哈希 + 嵌入聚类(详见 ch07 的多模态特化小节)。
一个必须补上的反例:mixing 比 filtering 更决定上限。 上面三代过滤技术(LAION 启发式 → DataComp 的 CLIP 过滤基准化 → T-MARS 重写式过滤)隐含一条叙事——过滤做得越精细,数据越好。DataComp-VLM(DCVLM,arXiv:2606.28551,160 个数据源、约 6T 多模态 token)的消融给出了反方向的证据:源数量到达百级规模后,mixing recipe 的收益超过 filtering 强度。它的 8B 基线模型平均 63.6%,比同等规模下用 FineVision 语料训练高 5.4pp,两组的主要差异项不在过滤强度。论文自己的措辞是”data mixing, not filtering, is key”。
这条证据把预算分配原则改写成一个可执行口径:过滤用于抬高每个源的下限,mixing 用于决定组合后的上限;预算有限时优先扩源与调配比,而不是继续加严过滤阈值。 它与 26.4 的”配比须按 token 记账”正好接上——DCVLM 的 6T 是 token 口径不是样本口径,跨语料比较规模前先统一记账单位。
引用 DCVLM 时有一处容易读反:它的语种分布极不均衡。论文附录给出英语占比 91.1%(Lingua 识别器)与 92.8%(NLLB),中文 3.9% 与 3.5%,其余约 5% 散落在 70–110 个语种上(数量取决于识别器),其中每个语种占比都不到 1%。它的强项是源的数量与配比实验,不是语种覆盖,不能当多语种语料引用。
26.6 文档智能数据:版面、表格与公式
文档理解是 VLM 商业化落地最密集的场景(票据、合同、病历、财报、论文),也是数据工程最琐碎的一块。它和其他多模态数据的区别在于:答案的正确性往往可以被客观验证(图里的数字是多少就是多少),这一块自然成了合成数据与可验证奖励的最佳土壤。
从”提取文字”到”还原结构”
第 5 章的文本抽取目标是拿到可读文本;文档 VLM 的目标是拿到带结构的信息。差别体现在三类元素上:
| 元素 | 朴素抽取的结果 | 文档 VLM 需要的结果 |
|---|---|---|
| 表格 | 单元格文字按行平铺,行列关系丢失 | HTML table 或 Markdown table,保留表头与合并单元格 |
| 数学公式 | 乱码或图片 | LaTeX(可渲染、可计算、可检索) |
| 版面 | 线性文本流 | 块级结构 + 块类型(标题/正文/图注/页眉/脚注)+ 阅读顺序 |
实现路径通常是”版面检测 → 区域识别 → 结构还原”三级:布局模型(LayoutLMv3、DiT、DocLayout-YOLO 一类)先框出区域,再对每个区域分别走 OCR 或公式识别,最后按阅读顺序拼接。训练这类版面模型的数据集(DocLayNet、PubLayNet、RVL-CDIP 等)本身就是数据工程产物——标注的是”这块是什么、按什么顺序读”,与文本侧的标注方法论(第 25 章)完全不同。
分辨率与 DPI 是硬门槛
文档数据的质量第一变量是分辨率,不是内容。经验阈值:
- 短边 < 512px:印刷体 OCR 开始明显劣化,表格边框断裂。
- 短边 768-1024px:常规印刷文档可靠;手写体仍需更高。
- 密集表格、小字号脚注、多栏论文:短边 1536-2048px 才稳。
但分辨率直接乘进 token 预算(26.4),所以工程上不是”越高越好”,而是按文档类型分档:普通单栏文本 768,表格/多栏/公式密集 1536,超长票据按区域动态切图。这个分档策略本身就是一条配比规则。
文档 QA 数据的三种构造法
- 真实标注改写:从已有 VQA/抽取数据集(DocVQA、FUNSD、SROIE、ChartQA 等)改写为指令格式。优点是分布真实,缺点是题型固定、多样性不足。
- 结构化程序化生成:拿到文档的解析结果(表格 JSON、键值结构)后,用模板 + 程序化推理生成问答(“第二列的总和是多少""把表头为 X 的行找出来”)。答案由结构数据计算得出,天然可验证,非常适合做 RLVR 训练数据(26.14)。
- 强模型出题 + 校验:用前沿模型看图出题并作答,再用结构化解析结果或第二个模型交叉校验。产出多样性最好,必须配”可验证 + 一致性”双闸门过滤,否则幻觉答案会静默进入训练集。
一个反复被验证的经验:文档能力对”解析错误的容忍度极低”。一份表格解析错了行列关系,模型学到的就是错误的表格推理方式,而且这种错误在评测中表现为”整体答对率略降”,很难归因到具体某批数据。因此文档数据必须有可回溯的解析质量指标(版面置信度、OCR 置信度、表格结构校验通过率),并在配比时按质量分档。
26.7 细粒度定位数据:框、掩码与指代
“图里有什么”和”图里那个东西在哪”是两种能力,后者需要完全不同的数据。定位能力是 GUI Agent、机器人、医学影像、工业质检的共同底座,而它的数据生产成本也最高。
三种定位标注形态
| 形态 | 数据单位 | 典型任务 | 生产成本 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 检测框(bbox) | 图 + 若干 (类别, 坐标) | 目标检测、GUI 元素定位 | 中 | 坐标表示需统一(见下) |
| 指代定位(REC/RES) | 图 + 自然语言描述 + 框/掩码 | ”左边的红色杯子” | 高 | 描述必须唯一指称,否则标注有歧义 |
| 分割掩码 | 图 + 像素级掩码 | 分割、可编辑性 | 极高 | 常由 SAM 类模型半自动生产 |
自动标注流水线:把成本降一个量级
人工画框的成本让定位数据规模化几乎不可能。2024 年之后的主流解法是”检测模型打伪标签 + 分割模型细化 + 人工抽检”:
原始图文数据
│
├─ 用开放词汇检测器(Grounding DINO 类)按文本中的名词短语出框
│ → 得到 (短语, 框) 候选
├─ 用分割模型(SAM 类)把框细化成掩码(需要掩码时)
├─ 一致性过滤:框内裁剪图与原短语做 CLIP 相似度,低分丢弃
├─ 去重与合并:同图重叠框合并,避免同一物体多标签
└─ 人工抽检 3-5%:估伪标签错误率,回填质量元数据
关键点:伪标签数据必须带质量元数据(生成它的模型版本、相似度分、是否人工确认)。这样在后训练阶段可以按质量门筛选,也可以在效果回溯时定位到批次。这与第 13 章数据溯源的思路一致——只是溯源对象从”文档来源”变成了”标注来源”。
坐标表示:一个被低估的工程细节
同一份定位数据,坐标表示方式不同会显著影响模型效果:
- 归一化 vs 绝对像素:绝对像素值在多分辨率训练下必须每个样本重算,容易出错;归一化到 0-1000 的离散 token 序列(Qwen2.5-VL 等采用)更稳,且便于把坐标当作普通 token 做语言建模。
- 坐标离散化的粒度:太粗(0-100)定位不准,太细(0-10000)序列变长且学习困难。0-1000 是常见折中。
- 多框的顺序:多个框按什么顺序输出?按空间位置(左上到右下)比按检测置信度更稳定,也更利于模型学到空间先验。
定位数据与对话数据怎么混
一个常见错误是把定位样本当普通 SFT 样本混入,结果模型在对话里也开始输出坐标。定位能力需要任务标识隔离:要么在数据里显式带任务前缀(“请框出…”),要么在训练时给定位样本单独的 loss 权重与采样比例。经验上定位数据占后训练总量的 5-15% 即可支撑能力,过量会让通用对话变得机械。
定位标注的下游消费方不止”框得准”这一件事。2025-2026 年打通的一条链路是 RoI-grounded 推理链:把推理过程的每一步绑定到它引用的图像区域,定位标注由此从”评测对象”变成”监督信号的组成部分”(26.14 展开)。这解释了为什么定位标注值得在管线上单独投人——它不只服务于 RefCOCO 一类定位基准。
26.8 图表、数学与科学图形数据
这一块是”合成数据最有用武之地”的区域,因为答案可验证、真实数据稀缺、分布可控。
图表数据:代码生成 + 程序化问答
真实图表(财报、论文中的 Figure)采集成本高且版权敏感,主流做法是程序化合成:
- 用绘图库(matplotlib / plotly / echarts)按随机参数生成图表,并保留生成时的数据结构(数据表)。
- 用数据结构自动生成问答:“2023 年 Q2 的柱状值是多少""哪条曲线的斜率更大""两个系列在 X=5 处的差值”。
- 渲染出图,配成 (图, 问题, 答案) 三元组。
- 视觉扰动:改变配色、字体、线型、图例位置、网格线,防止模型只记住固定样式。
合成图表的核心风险是分布单一:如果只用一种库的默认样式,模型在真实财报图表上会大幅掉点。工程上的对策是”样式随机化 + 真实图表补充 + 跨域评测集监控”三件套,这也是第 24 章合成数据”多样性审计”的典型应用。
数学与科学图形
几何图形、化学结构、电路图、乐谱这类数据有两个特点:① 文本描述与图形必须严格对应;② 解题思路(CoT)比答案本身更重要。
数据构造要点:
- 几何:用程序化图形引擎(如基于约束的几何作图)生成图形,顺带导出精确的几何关系(边长、角度、共点共线),据此生成可验证的多步推理题。
- 化学/分子:用 RDKit 类工具从 SMILES 渲染结构图,保证图与分子式严格对应,避免”渲染错导致标注错”。
- 解题过程:优先保留人类书写的解题步骤(教材、习题集、竞赛解答),而不是用模型重新生成——模型生成的 CoT 常出现”结论对、过程跳步”的问题,会训练出”蒙对答案”的推理习惯(与第 21 章推理数据同源的问题)。
26.9 视频数据工程:切分、描述、时间与”可取性”
视频是 2026 年增长最快、工程问题最密集的模态。一条视频进入训练集前要回答四个问题:在哪切、怎么描述、时间怎么标、要不要。
Panda-70M:70M 视频字幕对的生产线
Panda-70M 从 HD-VILA-100M 的 378 万条长视频出发,产出 7070 万条视频-字幕对(16.7 万小时,全量 36TB)。三段式管线:
第一段:语义切分。 直接按固定秒数切视频会产生”半句话片段”;按镜头边界(PySceneDetect 检测硬切)切又会过碎。Panda 的两段法:先按镜头边界切,再用 ImageBind 嵌入判断相邻片段语义相似度,相似则缝合。中位时长落在 8.5 秒——长到包含完整动作,短到字幕无歧义。
第二段:多教师字幕。 单一 captioning 模型偏差明显,Panda 用了一个教师组合:BLIP-2(随机帧)、MiniGPT-4(帧 + 视频描述/字幕等文本提示)、Video-LLaMA 与 VideoChat(整段视频),每个片段得到多个候选字幕。
第三段:检索式选择。 微调一个细粒度检索模型,从候选中挑出与视频内容对齐度最高的一条,匹配分数存入元数据。
这个”多教师生成 + 检索仲裁”的架构,就是第 24 章合成数据”生成-验证-进化”体系在视频模态的直接落地。
质量子集与”可取性”分类
Panda-70M 的三级子集设计是视频版”质量-多样性权衡”的范本:
| 子集 | 样本数 | 筛选条件 | 用途 |
|---|---|---|---|
| full | 70.7M | 无 | 最大化多样性 |
| 10M | 10.5M | 匹配分 > 0.43 + 每源视频最多 3 片段 | 质量优先 |
| 2M | 2.4M | 10M 内随机 | 快速实验 |
“每源视频最多 3 片段”这一条在文本管线里也有对应物(第 7 章按域名做源配额)——单源过采样是多样性杀手,无论文本还是视频。
更有前瞻性的是它的 desirability 六分类:一条视频是否适合喂给视频生成模型?分成 desirable / 低分 / 静止前景 / 微小镜头移动 / 画中画 / 录屏六类。后四类对理解模型或许无害,对生成模型却是噪声——“看懂一段录屏”和”学会生成录屏”需要的数据完全不同。“数据对目标任务的适配性”第一次被做成了显式标注。
时间维度:视频数据最稀缺的标注
视频区别于图像的本质是有时间轴,而时间轴上的监督信号(“第 3 分 12 秒发生了什么”)是视频数据工程中最稀缺、成本最高的一类标注。三类做法:
- 自动时间戳合成:用强模型对密集采样帧生成描述,再把描述与帧索引对齐,得到粗略的 (时间, 事件) 对。成本低,噪声大,需要一致性过滤(相邻帧描述突变往往是切分点或误标)。
- 字幕/音轨对齐:利用现成的字幕(ASR 或人工字幕)作为弱时间标注,把时间轴切分到字幕粒度。优点是与人类叙事节奏一致,缺点是只覆盖有语音的内容。
- 人工时间定位标注:昂贵但质量最高,通常只用于评估集与关键能力集(长视频事件定位)。
消费端也在反向定义数据。Qwen2.5-VL 的训练数据设计有三个值得注意的决定:
- 动态分辨率:不做粗暴的 resize 到固定分辨率,视觉 token 数随输入分辨率伸缩(4-16384 token/图),高清文档图不被压成糊块——这要求训练数据保留原始分辨率分布,而不是预降采样。
- 动态 FPS 采样:视频按变速帧率采样,配合 mRoPE 的时间维 ID 与绝对时间对齐,模型学到”时间流逝速度”,进而支持一小时长视频内的事件定位。
- 数据里必须有”带时间坐标的监督信号”:事件定位能力来自数据中事件-时间戳的配对标注,这类标注目前主要靠合成管线(教师模型自动打时间戳)。
长视频的算力现实
长视频样本是 token 怪兽:1 分钟 1FPS 的视频,按每帧几百 token 算就是数万 token。工程上的常见取舍是分阶段训练:短片段(< 30s)大规模预训练打基础,长视频(分钟到小时级)小比例混入做能力延展,评估时用长视频基准单独监控。这与第 10 章”课程学习 + 退火”的结构一致——把最贵的、信息密度最高的数据留到后期小比例投入。
26.10 GUI 与视觉 Agent 数据
GUI Agent 是”环境即数据”范式(第 22 章 22.6 节)最纯粹的落地:环境本身就是数据生产机器,模型在其中产生轨迹,轨迹反过来训练模型。
一条 GUI 轨迹长什么样
┌─ 状态:屏幕截图 (png) + 可访问性树 / DOM 结构
├─ 动作:click(x, y) | type(text) | scroll(dir) | swipe(...) | press(key)
├─ 结果:新截图 + 新 DOM
└─ 标注:任务描述 + 该步意图(thought)+ 是否终止 + 成功/失败标记
三个数据工程要点:
截图与元素树必须对齐。 只有截图,模型学不到”点击这个按钮”的精确坐标;只有 DOM,模型学不到视觉外观(图标、颜色、布局)。对齐方式是把 DOM 节点/ a11y 节点与截图中的 bounding box 建立映射。对齐质量直接决定数据可用性——错位的数据比没有数据更糟,因为它教模型点错位置。
动作空间要提前锁死。 是输出坐标还是输出元素 ID?坐标方案通用但需要精确视觉定位;元素 ID 方案依赖 DOM 可获取(移动端原生 App、远程桌面常拿不到)。2026 年的主流是输出归一化坐标(配合 set-of-mark 式视觉标注做辅助),因为它不依赖任何环境内部信息。
失败轨迹比成功轨迹更值钱。 成功轨迹教模型”怎么做对”,失败轨迹教模型”错了怎么回退”。真实采集里失败轨迹天然更多,但很多团队清洗时把失败样本全删了,结果模型不会纠错。做法是保留失败轨迹并标注失败点,或者用”从失败点恢复”的子任务重新标注。
采集方式对比
| 方式 | 数据真实性 | 规模 | 成本 | 主要问题 |
|---|---|---|---|---|
| 真机/真人录制 | 最高 | 小 | 极高 | 隐私、无法规模化 |
| 模拟器批量回放(Web/Android) | 高 | 中 | 中 | 环境覆盖率有限 |
| 强模型自主探索 + 自动判定 | 中 | 大 | 低 | 判定器不准导致噪声标签 |
| 程序化任务生成(模板化 App/网页) | 中 | 大 | 低 | 分布与真实 GUI 差异大 |
判定器(verifier)的质量是自主探索路线的命门:它决定一条轨迹被标成成功还是失败。做法通常是”最终状态检查”(DOM 断言、数据库状态、截图 diff)而不是”模型自评”——可验证判定优先于模型判定,这与第 21 章 RLVR 的核心主张完全一致。
隐私与合规
GUI 数据天然包含真实账号、聊天记录、文件列表。采集阶段的硬要求:使用沙箱账号与合成数据填充(fake PII 注入),对不可避免的真实截图做 OCR + 实体检测后脱敏,并保留脱敏审计日志。这一条与第 8 章 PII 标注、ch07 的视觉 PII 小节共同构成多模态合规的三道闸。
与第 22 章的接口:第 22 章 22.6 节提出”后训练的数据边界正从数据工程转向环境构建”。GUI Agent 数据是这个判断的最佳注脚——你无法靠”收集一批截图”获得 Agent 能力,你必须构建能产生轨迹的环境。数据的生产从”采集”变成了”建设”。
26.11 质量过滤、去重与去污染
把本章各节的过滤器合并成一张多模态”体检表”:
| 环节 | 文本侧(第 6 章) | 多模态新增 |
|---|---|---|
| 质量过滤 | 启发式规则 / 分类器打分 | CLIP 对齐分、清晰度(blur)、二维码占比、OCR 文字占比、宽高比、分辨率档位 |
| 去重 | MinHash / Bloom | 感知哈希(pHash)+ 嵌入聚类(近重复图) |
| 安全 | 词表 + 分类器 | NSFW 图像分类器、水印检测、人脸检测 |
| 配比 | 领域 / 语种配额 | 模态配比、能力维度配额、分辨率分布、源视频配额 |
| PII | 正则掩码 | 人脸模糊、车牌、街景敏感信息、GUI 截图的账号信息 |
| 可训练性 | 长度过滤 | token 预算过滤(超预算降采样而非丢弃)、序列长度分桶 |
最微妙的过滤是图文对齐:CLIP score 低的样本未必是坏样本——讽刺、隐喻、图文故意错位的梗图都会被判低分。实践中常见做法是把 CLIP score 当”重加权”信号而非硬阈值,这又回到了第 6 章 DSIR/QuRating 的思路:软信号软用。
多模态去污染必须双通道
多模态基准在 2026 年遇到了比文本更严重的污染问题——评测图本身就是训练数据(LAION 里混着 MMMU 测试集的题目插图)。去污染由此必须跑两条独立通道:
- 文本通道:沿用第 29 章的 n-gram 重叠、嵌入相似度检测,处理题干与答案泄漏。
- 图像通道:对评测集的每张图做感知哈希 + 嵌入检索,在训练集里找近重复(裁剪、改色、加边框、加水印都算泄漏)。这条通道在纯文本管线里完全不存在,是多模态特有的。
第三类污染更隐蔽:“不看图也能答对”的样本。这不是泄漏,而是评测集本身的缺陷——题目用语言先验就能猜出答案。MMStar 的诞生动机就是人工剔除这类样本,构建”纯净多模态基准”。选型参考:
- 知识/推理:MMMU、MMMU-Pro(学科知识)
- 纯净性:MMStar(去盲答泄漏)
- 文档/OCR:DocVQA、ChartQA、CC-OCR、OCRBench(须带版本号,见下)
- 定位:RefCOCO 系列、ODinW、ScreenSpot(GUI 元素定位)
- 视频:Video-MME、MVBench、LongVideoBench(长视频)
- 幻觉:HallBench、POPE(物体存在性探测——“图里没有的东西你别说有”)
- 视觉推理/数学:MathVista、MathVision
文档与多语侧的两个更新(2026 年):
- OCRBench 必须带版本号。现有 v2.1 是一次显著修订:10,000 条人工核验对 + 经过审计的标注,公式类改用视觉 token 级 F1(CDM)等更严格指标。v2 与 v2.1 的标注口径不同,跨版本比较分数没有意义——本章凡引用 OCRBench 处都要写明版本。
- 多语言侧并列 MDPBench(17 个语种群)。本章 26.15 自己承认非英语是覆盖最薄的一块,而现有”OCRBench 多语子集”只是子集、不是多语专项基准;MDPBench 是评测侧的对应补充。
- 文档解析侧可并列 OmniDocBench(本节现只有 DocVQA / ChartQA / CC-OCR 三个任务级基准,缺一个端到端文档解析的整体基准)。引用同样须带版本——本轮可确认的是 v1.6。
⚠️ 回源状态:OCRBench v2.1 的 10,000 对与 MDPBench 的 17 语种群这两个数字来自第三方解读页,未直读原始论文,本章按”待核实”引用——引用时请回 PolyOCR-Venus 原始论文确认。OmniDocBench v1.6 这一版本号已由 WeVisDoc(arXiv:2609.20423)摘要侧面确认(该文报告的是 OmniDocBench v1.6 上的 95.38)。
去污染的覆盖面该做多大? 一个可引用的量级参照是 FineVision(arXiv:2510.17269):24M 样本、200+ 数据源、185 个子集,构建时对 66 个公开基准做了去污染。“跑过 n-gram 去污染”与”对多少个基准做过去污染”是两件不同的事,后者才决定残余风险量级——团队自查清单若只有 5-10 个基准,与公开 SOTA 语料差约一个数量级。
与前文的接口:第 29 章的去污染方法论在多模态下需要升级为图像级近重复检测 + 图文联合指纹。联合指纹的意思是:不要分别判断”文本是否泄漏”和”图像是否泄漏”,而要判断”这个 (图, 文) 组合是否见过”——有时图是新的、文是新的,但组合是训练集里抄来的。
26.12 多模态 SFT 数据工程
预训练教会模型”看”,后训练教会它”看图说话不胡说”。
指令数据:LLaVA 范式及其放大
LLaVA 确立的最小可行配方:GPT-4 看图文对生成多轮指令对话,158K 样本微调出第一代开源 VLM 对话能力。这个范式 2026 年已经放大成产业:视觉指令合成(Visual Instruction Synthesis)成为多模态 SFT 数据的主产地——用前沿闭源模型给开源图像打多轮对话标注,再做质量仲裁。
放大过程中沉淀出四条经验:
第一,锚定性(groundedness)是首要质量指标。 判断一条多模态 SFT 样本是否有效,最实用的测试是去图测试:把图遮掉,如果模型仍能给出同样的答案,这条样本对视觉能力毫无贡献,属于”盲答样本”,应当过滤。这个测试成本极低(一次前向),收益极高,应作为管线标配。
第二,指令类型要按 26.3 的能力表分层覆盖。 自然生成的对话会严重偏向”描述这张图”(caption 类),而 OCR、计数、空间关系、比较推理、多图比较等类型天然稀缺。做法是按能力维度设定配额,对稀疏类型做定向合成。
第三,任务形态差异要单独处理。 多图样本(图序敏感,需做顺序扰动防位置过拟合)、视频样本(需要时间引用,如”第 10 秒”)、多轮样本(后续轮次依赖前文,训练时不能打散)三类样本的构造与增强方式完全不同,不能混在一个池子里随机采样。
第四,规模律与文本 SFT 一致:10K 精选 > 1M 粗造。 多模态 SFT 更容易出现”规模上去了、幻觉也上去了”的现象,因为粗造数据里大量样本在教模型”用语言先验补全图中没有的内容”。
后训练阶段的视觉 token 预算
预训练阶段视觉 token 占比可以很高,后训练阶段则通常压到 10-20%。原因不是算力,而是后训练的目标是学会”用视觉证据支持回答”,而不是继续学”看图”。视觉 token 占比过高会稀释指令信号,也会让模型在纯文本任务上退化(第 15 章灾难性遗忘在多模态下同样成立,而且视觉能力的遗忘更快)。
26.13 幻觉矫正:偏好、奖励与可验证信号
多模态后训练的特有难题是物体幻觉:模型描述一张图时言之凿凿地加入图中不存在的物体。它的根源在数据侧很清楚——caption 类数据里”图像中常见的伴随物体”被频繁提及(看到餐桌就写”有刀叉”),模型学到的是语言先验而不是视觉事实。
片段级偏好:RLHF-V 与 RLAIF-V
RLHF-V 的贡献是把偏好粒度做到片段级——只在幻觉片段上给负反馈,不整段惩罚。整段惩罚的代价是模型变得保守(描述变短、信息量下降),这是多模态对齐中典型的”对齐税”。后续的 RLAIF-V 进一步用 AI 反馈替代人工标注,把矫正成本降了一个量级。
数据构造上还有一条高效的反向路径:POVID 式主动幻觉注入——不被动等模型犯错,而是主动造负样本,两阶段进行:先用强模型往正确答案里注入似是而非的幻觉作为 rejected(chosen 保持原始 ground truth 不变);再扭曲图像去触发模型自身的幻觉行为。后一阶段的负样本天然贴合模型当前的错误模式(这正是第 19 章 on-policy 偏好数据的价值)。整条路径无需人工标注。
多模态 DPO 的坑
标准 DPO 直接用在 VLM 上会出现无条件偏好问题:把训练数据里的图全部抽掉训一遍,结果与带图训练几乎持平——模型根本没在看图,只是学会了偏好某种文风。与此同时,DPO 是相对优化,它会连被选中回答的似然一起压低(只要比 rejected 压得少,奖励差照样拉大),表现为描述变短、细节流失、对真实描述越来越不自信。
mDPO 用两项修法对治:CoPO 条件偏好优化——额外构造”同一回答配原图 vs 配降质图(随机裁剪 0-20%)“的偏好对,逼模型把偏好建立在图像上;AncPO 锚定偏好优化——加奖励锚点,强制被选中回答的奖励为正,守住其似然。消融显示 CoPO 是主要功臣,印证了”多模态 DPO 的主要失效模式就是不看图”。工程上更简单的替代是在偏好数据里强制包含视觉可验证的差异(如”图中有 3 只猫”vs”图中有 5 只猫”),让偏好信号必须看图才能分辨。
可验证奖励:多模态 RLVR 的天然土壤
第 21 章的可验证奖励(RLVR)在多模态下格外好用,因为图像本身就是客观答案的来源:
| 奖励信号 | 构造方式 | 抗 hacking 原因 |
|---|---|---|
| 检测框 IoU | 输出 bbox 与真实标注计算交并比 | 几何可验证,无法靠话术蒙混 |
| OCR 一致性 | 答案字符串与图中 OCR 文本精确/模糊匹配 | 字符串可比对 |
| 存在性判断(POPE 式) | 判断某物体是否在图中,二分类对错 | 标注成本极低,可大规模构造 |
| 计数正确性 | 图中目标数量与答案数字比对 | 数字可比对 |
| 程序化文档问答 | 由结构化文档数据计算出的答案 | 答案由程序生成,与模型无关 |
共同点:奖励信号来自与图像绑定的客观事实,天然抗 reward hacking。这也是为什么文档、图表、GUI 三类数据最适合做 VLM 的 RLVR 训练——它们的答案可计算。
与第 20 章的接口:VLM 的奖励模型必须把图像和文本一起看进去。只用文本分支打分的奖励模型会奖励”说得流畅但错”的答案,这在多模态下是灾难性的——因为幻觉答案往往比真实描述更流畅。详见 ch20 的多模态特化小节。
26.14 视觉推理数据:让模型”边看边想”
2025-2026 年多模态最显著的能力跃迁是视觉推理:模型不再直接给答案,而是生成一段包含视觉引用的思考过程(“我先定位图表右上角的图例,再读第二根柱子的数值…”)。对应的数据工程有三条路线。
路线一:文本推理数据迁移。 把已有的文本推理轨迹(第 21 章)配上图表/几何图,要求答案依赖图中的信息。这是最低成本的做法,但容易出现”思考过程不引用图像”的伪推理——模型把文本推理模板套上去,中间步骤与图无关。
路线二:可验证奖励驱动的自我进化(Visual-RFT / Vision-R1 路线)。 用 26.13 的可验证奖励对模型采样出的多条推理路径打分,保留正确的轨迹做 SFT 或 RL。关键设计是奖励必须能验证中间引用的正确性(例如引用的数值是否与图一致),而不只是最终答案对错,否则模型会学会”过程乱编、答案蒙对”。
路线二夹带强教师蒸馏时要防的第二个失效:教师不是永远对。 上面这条只覆盖了”学生自己采样”的情形。一旦改成用更强的教师模型生成推理链喂给学生,就多了一层风险——教师在该样本上本身就是错的,学生会把这个错当成标准答案学进去。
一个可直接借鉴的机制是 PolyOCR-Venus 强化阶段(CGPO)里的 Competence Router:动态调节蒸馏权重,在教师对该样本不可靠、或学生已超过教师能力时抑制蒸馏信号,让学生能”长过”教师而不是被教师的上限锁死。
这与本章 26.8 那句担忧是同一件事的两个对策版本——26.8 说”优先保留人类书写的解题步骤,而不是用模型重新生成——模型生成的 CoT 常出现结论对、过程跳步”,对策是回避(不用模型生成);Competence Router 的对策是门控(用,但按可靠性加权)。当强教师是唯一可得的推理链来源时(多数团队的实际处境),回避不可用,门控就成了唯一选项。
⚠️ 回源状态:CGPO / Competence Router 的细节来自第三方解读页转述,未直读原始论文。本章按”机制可借鉴”引用,不引具体增益数字;落地前须回 PolyOCR-Venus 原始论文确认门控的判定方式与阈值。
路线三:结构化推理数据合成。 对程序化生成的图表/几何/文档题,用程序生成严格正确的推理链(因为生成时就知道所有中间量)。这条路线的推理链质量最高,但只覆盖可程序化的题型。
训练时的一个实用技巧:在推理过程中插入对图的重新引用(重新输出裁剪区域、重述关键数值、输出中间 bbox),能显著提升长推理的准确性。这本质上是给模型一个”回头看图”的机制,代价是额外的视觉 token 与更长的序列。
路线四(数据侧):现成的 RoI-grounded 推理语料。 上面三条讲的都是”怎么造”,VisReason(arXiv:2511.17731)给的是”造出来长什么样”:489K 视觉 CoT 样本(其中 165K 为 Pro 版),推理链的每个步骤绑定到它引用的图像区域,与 26.7 的定位标注能力直接对齐。它的价值不在规模——49 万样本在 SFT 语料里不算大——而在于把”推理步骤”与”图像区域”做成可对齐的监督信号,让模型不只学”想什么”,还学”这一步在看哪里”。论文 arXiv 备注为 ECCV Camera Ready(未标注具体年份)。
⚠️ 同名混淆提醒:另有一篇同名工作 VisReason(arXiv:2605.25364)是 1,505 道题、10 个类别的视觉推理基准,与上面这条语料不是同一个东西。两者名称完全一致,引用时必须带上 arXiv 编号。
26.15 多模态合成数据
第 24 章的三层质量架构原样适用于多模态,这里只讲多模态特有的四个增长点:
- 以图生图扩充分布:用扩散模型 targeted 地合成稀缺分布(罕见语种文档图、特定图表类型、特定 GUI 风格),配合 CLIP 质量门。风险是模型偏见回收——合成图带着生成模型的分布偏置,几轮自循环后多样性坍缩。对策是始终保持真实数据的最低占比(例如不低于 30%),并对合成数据做多样性指标监控(嵌入空间覆盖率)。
- 结构化合成(高价值区):26.8 讲的代码生成图表、几何引擎、分子渲染这类”由结构生成图像”的合成方式,因为答案可验证,是多模态合成中投入产出比最高的一块。
- 视频生成模型反哺机器人训练:Sora/Cosmos 类世界模型生成的机器人操作视频,已经进入具身智能的数据管线(下一章 27.4 展开)。
- 交错文档合成:把纯文本文档与相关图像合成交错样本,弥补真实交错数据的稀缺。这是 2026 年最前沿的方向之一——MINT-1T 只解决了”开源有没有”,“好不好”还要靠合成补强。
合成数据在多模态下的额外风险是视觉保真度:文本合成数据的错误通常体现在事实或逻辑,而图像合成数据的错误常体现在物理合理性(不可能的光影、错乱的文字渲染、不合理的 UI 布局)。后者会让模型学到虚假的视觉规律,合成图像也就必须有独立的”物理/可读性”检查(OCR 回检是最廉价的一种:合成图里渲染的文字,用 OCR 读一遍能不能读出来)。
补一条非英语缺口。 本章的语料例子以中英为主,非英语 VLM 后训练数据公开得很少,这是本章覆盖最薄的一块。Jagle(arXiv:2604.02048)提供日语约 9.2M 的后训练 VLM 数据,可作为”非英语后训练语料确实存在且能拿到”的存在性证据。目标语种没有对应公开语料时,退路是用 26.6 的文档智能管线做本地化构造,再叠加上面的”以图生图”合成,但成本必须按语种单独算一遍——低资源语种往往连可靠的 OCR 与版面模型都不齐,这一层的成本容易被低估。
26.16 评测数据工程与能力闭环
多模态的迭代闭环比文本更容易跑偏,因为”整体分数”几乎不反映单项能力。推荐的能力闭环:
按 26.3 能力表建 probe 集(按 token 记账的 X M token,独立 held-out)
│
├─ 每次数据/训练变更后跑全量 probe(成本可控)
├─ 【分诊】先判掉点属于哪一类,再决定干预方式(见下)
├─ 用 probe 结果反推配比:掉点的能力 → 加对应行的数据配额
├─ 用归因实验验证(第 11 章多模态特化小节)
└─ 监控"跷跷板":视觉能力涨、文本能力跌(第 15 章遗忘)
掉点之后先分诊:不是所有掉点都该”加数据”
上面闭环里”掉点 → 加配额”这一步是单路径的。WeVisDoc(arXiv:2609.20423,腾讯)给出的恰恰是这一步之前的分诊,而它的论文标题就已经把结论写出来了——From Coverage to Capability。
该工作把 backbone 锁死在 Qwen3-VL(2B / 4B),输出格式与训练目标全部固定,只做两阶段数据工程:Stage I 用异构数据 + 保持结构的退化合成来铺语义、结构、外观覆盖;Stage II 用一个 held-out probe 测量 Stage I 解析器在固定的视觉-结构簇内的残差错误,用这些诊断去指导定向的数据构建与目标 token 预算的再分配。
两条方法论结论,都直接改写上面的闭环:
其一,“扩覆盖”与”加暴露”是两种完全不同的干预。 前者是收集 / 检索 / 合成新数据(让模型见过没见过的版式),后者是对已有数据重加权 / 重采样(让模型多练已见过的弱项)。用错等于白烧预算——数据已经见过、只是没练够的能力行,你给它再补一万张同分布的图,涨不动分。
其二,残差错误高不等于覆盖有缺口。 这是最容易被误读的一条。掉点至少有四类成因,其中只有第一类该”加数据”:
| 掉点成因 | 判别线索 | 正确干预 |
|---|---|---|
| ① 覆盖缺口 | 该能力行的版式/类型在训练集里根本没出现过 | 扩覆盖:采集/检索/合成新数据 |
| ② 暴露不足 | 出现过,但 token 占比太低、练得不够 | 加暴露:重加权 / 重采样,不加新数据 |
| ③ 标注噪声 | 残差集中在标注本身不可靠的样本上;gold 自身不一致 | 回炉质检,加数据无效 |
| ④ 不可读 / 容量到顶 | 图片糊到内容不可读、解码失败停不下来、或模型容量到顶 | 加数据无效,需换路线(提分辨率 / 换容量 / 换解码策略) |
WeVisDoc 的实证给这个框架提供了一个正向对照:Stage II 相对 Stage I 在 2B 与 4B 上双基准都有提升,且增益更大的是退化更严重的 PureDocBench 轨道(4B 在 Real Degraded 轨道上 +4.03 分)——说明定向补”真实退化”这一类覆盖是有效的,而不是简单地把数据总量堆上去。端到端结果:WeVisDoc-4B 在 OmniDocBench v1.6 上 Overall 95.38,在 PureDocBench 三条轨道上均值 75.54,在全部四个对比设置中均列第一。
配套修正:probe 集规格从”100-300 条”改为”按 token 记账的 X M token”。 理由是本章自己立的规矩——26.4 讲”配比必须按 token 记账,不能按样本数记账”,26.17 坑 #1 又把这一条单列了一遍。原闭环写”每个能力维度 100-300 条”与这条铁律内部冲突:一条整页论文的标注可能上万 token,一条孤立公式只有几十 token,按条数一比一配比,等于让两者在训练里说同样多的话。probe 集是配比的输入,它自己却按条数记账,误差会一路传到配额上。
⚠️ 适用边界:WeVisDoc 的实证在端到端文档解析这一具体任务上取得(且 backbone 固定、只动数据),分诊框架向”通用多模态能力闭环”外推时,四类成因的判别线索需要按任务重新具体化。但”掉点 ≠ 加数据”这个否定式结论是普适的。
三个容易忽略的细节:
- probe 集要跟着去污染一起维护。probe 一旦被写进训练集就永久失效,它和数据资产一样需要版本管理(第 13 章)。
- VLM-as-Judge 需要先校准再用。用模型给多模态回答打分时,它自身的幻觉会直接影响评分正确性;做法是用一批人工标注的黄金集先测 judge 的一致率与偏差(位置偏好、长度偏好、对图中文字的依赖度),不合格就换规则化判定。
用什么测:上面这条给了做法但没给工具,而”用什么审计集”决定了你能测出什么。现成的两个入口:
- 文本 / 通用侧:第 25 章的 BiasScope(自动发现未知偏差)与 Judge-Bench。
- 多模态侧:EditJudgeBias(arXiv:2610.01670)——1,196 条真实图像编辑样本 + 13 种注入线索,分布在四个评测位点。它的设计要点值得单独学:每条注入线索都必须先被验证为”质量保持型”(用校准过的多模态验证器 + 对照 + 人工检查确认扰动没有真的改变编辑质量),否则观察到的判定漂移无法归因于偏差。它从三个互补维度审计 5 个 MLLM judge:对质量保持线索的不变性、与人类判断的一致度、成对偏好的稳定性。
实测抓到的偏差里,有两类是本章上面那条列举(位置偏好 / 长度偏好 / 对图中文字的依赖)没有覆盖的:
- 伪造的多数意见会抬高评分——给 judge 看一个捏造的”多数人认为 A 更好”,评分就往上走。
- 交换候选顺序会反转最多 60.9% 的成对判定——这不是噪声级的位置偏好,是近三分之二的判定被顺序决定。
另有一条反直觉的:无关的视觉元素造成的判定漂移,比整图级的操纵更大;而编辑区域类的线索倾向于降低与人类判断的一致度。
两条方法论主张必须一并采纳:
- 观测到的漂移要对照 judge 自身的”零剂量”与”重复查询”噪声底,而不是对照零。换句话说,先测这个 judge 自身的抖动有多大自然,再判断某条线索造成的漂移算不算偏差。这是本章”先校准再用”那一句的精确化版本。
- 单一指标无法刻画 MLLM judge 的鲁棒性。该文的三个维度对 5 个 judge 给出的排序并不一致。因此校准报告要按线索类型分列,不要只报一个总一致率——一个”总体一致率 85%“的 judge 可能在”伪造多数意见”这一条上完全失守。
- 文本基准必须一起跑。多模态训练最容易发生的退化是”视觉涨、文本跌”,只跑多模态基准会得出片面结论。
26.17 工程清单:多模态管线最容易踩的十个坑
| # | 坑 | 症状 | 对策 |
|---|---|---|---|
| 1 | 按样本数而非 token 数配比 | 名义配比与实际配比系统性偏离 | 全部按 token 记账(26.4) |
| 2 | 分辨率一刀切 | OCR/表格能力差但整体分数不低 | 按文档类型分档分辨率 |
| 3 | 图像 URL 引用不本地化 | 训练时静默丢图,症状被误诊 | 本地化 + 可下载率监控 |
| 4 | 只做精确去重 | 近重复(裁剪/水印/改色)漏网 | pHash + 嵌入聚类两级 |
| 5 | 去污染只查文本 | 评测图已在训练集里 | 图像近重复检测通道 |
| 6 | 评测集含盲答样本 | 分数虚高,上线后崩 | MMStar 式纯净集 + 去图测试 |
| 7 | SFT 数据不去盲答 | 模型学会不看图就答 | 去图测试过滤 |
| 8 | 定位数据混入通用对话 | 对话里开始输出坐标 | 任务前缀隔离 + 配额 5-15% |
| 9 | 伪标签不带质量元数据 | 效果回退无法归因到批次 | 生成模型版本 + 相似度分入库 |
| 10 | 只跑多模态基准 | 文本能力静默退化 | 每次评估同时跑文本基准 |
26.18 本章小结
- 多模态数据形态三代演进:图文对(对齐)→ 交错文档(推理)→ 原生统一(生成);交错文档是当前主战场,MINT-1T(1T token / 34 亿图)是开源标杆,PDF 与 ArXiv 是高知识密度增量源。
- 多模态不是一种能力:26.3 的能力—数据映射表是配比的起点,必须按”能力 × 域”二维配额,而不是笼统的”多模态数据占比”。
- 视觉 token 是预算而非度量:分辨率策略、单样本上限、模态 token 比三个旋钮共同决定吞吐与效果;高压缩方案(Q-Former 类)与 OCR/定位能力直接冲突。
- 交错管线 = 文本管线 + 图像侧新增环节:NSFW/尺寸/宽高比过滤、PDF 阅读顺序解析、LaTeX 源码解析、URL 引用与链接腐烂管理。
- 图文对的教训:安全过滤前置独立审计(LAION 事故)、水印检测进管线、长期资产本地化;DataComp 把 curation 变成可复现竞赛。
- 文档智能数据的核心是结构还原 + 分辨率分档 + 可验证 QA 构造;定位数据靠”检测+分割”自动标注管线降本,坐标表示要统一,混入对话需任务隔离。
- 视频工程四问:在哪切(镜头边界 + 语义缝合,~8.5s 中位)、怎么描述(多教师生成 + 检索仲裁)、时间怎么标(时间戳合成 / 字幕对齐 / 人工定位)、要不要(desirability 六分类 + 匹配分 + 源配额)。
- GUI Agent 数据 = 截图与元素树对齐 + 锁死动作空间 + 保留失败轨迹 + 可验证判定器;它是第 22 章”环境即数据”最纯粹的落地。
- 后训练的核心是锚定性与幻觉:去图测试过滤盲答样本、片段级偏好(RLHF-V/RLAIF-V)、POVID 式主动注入幻觉构造负样本、可验证奖励(bbox IoU / OCR 一致性 / 存在性 / 计数 / 程序化问答)。
- 视觉推理数据走”可验证奖励驱动自我进化 + 结构化合成”两条路,关键是奖励要能验证中间引用而不只是最终答案。
- 多模态去污染必须升级为文本 + 图像双通道 + 图文联合指纹;能力闭环靠按维度建 probe 并同时监控文本基准。
课后练习
- 能力配额设计:参照 26.3 的能力表,为”企业内部文档助手”这个目标产品设计一张配额表(12 行能力维度各自的目标 token 占比),说明你砍掉了哪些维度、为什么。
- token 预算推演:给定 8k token/样本的预算,分别计算”一张 1536×2048 文档图(短边 1536、patch 14、pixel shuffle 压缩 4 倍)+ 800 token 配文”和”3 张 448 tile 图 + 500 token 配文”各占多少 token,并说明这两种样本混训时的配比换算陷阱。
- 管线设计:你要从 10PB WARC 存档构建一个中英文混合的交错数据集。参照 MINT-1T 管线画出完整 DAG,标出每个阶段保留率的合理估计值,并指出中文场景下哪些过滤器需要重写(提示:英文规则误杀中文的问题在第 6 章出现过)。
- 过滤器权衡:CLIP score 阈值从 0.2 提到 0.3,预期保留率下降多少?这会伤到哪类合法样本?设计一个”软重加权”替代方案。
- 去图测试实操:取 1000 条多模态 SFT 样本,设计并实现一次”去图测试”过滤(描述实现步骤与判定阈值),估算过滤比例,并预测过滤前后模型在 POPE 上的变化方向。
- 污染排查:你发现你的 VLM 在 MMMU 上异常高分。给出一个多模态污染排查方案,要求覆盖文本泄漏、图像近重复、图文联合指纹三条路径,并给出判定阈值建议。
- GUI 数据方案:设计一个 GUI Agent 数据采集方案,要求:覆盖 Web 与 Android、日均产出 1 万条轨迹、失败轨迹保留率 ≥ 30%、含脱敏审计。画出采集—对齐—判定—脱敏的管线。
- 思考题:为什么”多教师 + 检索仲裁”优于”单一最强教师”?把这个架构与第 24 章合成数据的验证层做同构映射。进一步思考:视频的时间戳标注能不能也用这个架构?如果能,仲裁器该看什么?