Improved Baselines with Visual Instruction Tuning
📌 系列说明:本篇是 LLaVA-1.5(2023-10 改进版),主题入门三连选它是因为配方更成熟。想理解"视觉指令微调"这个范式的原始动机,请先读初代 LLaVA(本站 13 篇任务论文之一)。
LLaVA-1.5: Improved Baselines with Visual Instruction Tuning
这是一份给"完全没接触过 AI"的读者看的精读笔记。语言尽量像聊天,公式全部翻译成人话。
一句话讲什么(TL;DR)
给初代 LLaVA 换了四个零件——更厚的镜片(两层 MLP)、更高的分辨率(336px)、更丰富的教材(665K 混合数据)、更聪明的大脑(Vicuna-1.5)——模型本身一行代码没改,就在 12 个看图答题榜单上拿了开源第一。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 不是新发明,而是一次"用已知有效的小改动叠加出最大收益"的工程示范。
这是个什么场景
想象你在厨房里做菜。你有一口家用炒锅(模型架构),上次做的是最简单的番茄炒蛋——味道还行,但客人说"蛋有点老、番茄没入味、盐不太够"。
你面前有两条路:
第一条路是"换一口专业锅"——买铸铁锅、搪瓷锅、砂锅各来一口,搞一大堆新设备。这就像 BLIP-2 那种思路,用 Q-Former 这种精密的"翻译器"来连接视觉和语言。设备确实专业,但学习成本高、买来可能一半用不上。
第二条路是"还用这口锅,但把火候调对、食材选好、调料放全"。LLaVA-1.5 选的就是第二条路:同一口锅,火开大一点(分辨率 224→336)、镜片从一片换成两片(线性层→两层 MLP)、教材从一本换成一套(158K→665K)、食材用最新鲜的(Vicuna 换成基于 LLaMA-2 的 Vicuna-1.5)。四个调整都不大,但叠在一起效果惊人——在 12 个主流看图答题 benchmark 上拿了当时的开源第一名。
这个场景代表了 2023 年下半年开源 VLM(视觉语言模型)圈的一个关键转折点:大家发现,在架构上花大力气设计复杂桥接层(Q-Former、cross-attention 等),不如在数据和工程上做对几件简单的事。LLaVA-1.5 用最小的改动成本,把这个信念变成了数字上的铁证。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 要解决的问题是——在不动大架构的前提下,怎么用最小改动把初代 LLaVA 从"能聊天"提升到"看图答题也很准"。

之前的人怎么做的,为什么不够好
在 LLaVA-1.5 出现之前(2023 年 10 月),"让 AI 看图说话"这个问题已经有了好几种方案,但各有痛点:
初代 LLaVA(2023 年 4 月)率先证明了一个大胆的想法:用一层线性投影把 CLIP 视觉编码器的输出直接接到大语言模型 Vicuna 上,再用 GPT-4 自动生成的 158K 多模态指令数据做微调。效果是"聊天能力不错"(相对 GPT-4 得分 67.3%),但在学术 VQA 榜单上分数平平——因为它的训练数据里几乎没有"看图答短答题"这类练习,而且分辨率只有 224x224,图里的小字和细节都糊成一团。
BLIP-2(2023 年 1 月,Salesforce)走了另一条路:用一个叫 Q-Former 的"压缩翻译器",把视觉编码器输出的几百个 token 压缩成 32 个"精华 token"再喂给冻结的 LLM。好处是推理速度快、训练参数少(只有 188M),但代价是训练流程复杂(两阶段预训练 + Q-Former 的三种注意力掩码),而且因为 LLM 被完全冻结,对话和推理能力受限——它更擅长"一句话描述图片"而不是"和你讨论图片"。
InstructBLIP(2023 年 6 月)在 BLIP-2 基础上加了指令微调,VQA 分数确实上去了,但 Q-Former 的训练依然复杂,而且整套系统和 BLIP-2 的预训练流程高度耦合,不好拆开单独改。
Flamingo / OpenFlamingo(2022/2023,DeepMind)用了最"重型"的方案——在 LLM 的每一层都插入 cross-attention 来注入视觉信息。效果确实好(32-shot 就超越了很多全量微调的模型),但 80B 参数、闭源、架构复杂到普通实验室根本没法复现。
MiniGPT-4、mPLUG-Owl 等同期工作思路类似,但要么对话强 VQA 弱,要么 VQA 强但配方复杂、不好复现。
总结一下这些方案的共同短板:要么架构太复杂(Q-Former、多层 cross-attention),要么训练数据不够多样(只有聊天数据没有 VQA 数据),要么分辨率太低看不清细节,要么 LLM 被冻结导致对话能力受限。而且大家似乎都在"架构创新"这条路上内卷——谁能发明一种更精巧的桥接方式,谁就能发论文。
LLaVA-1.5 的出现给了一个完全相反的答案:不需要发明新架构,把已知有效的小改动叠在一起就够了。
所以这一节是想说:之前的方案要么太复杂,要么数据不全面,要么分辨率太低——LLaVA-1.5 的前辈们都在架构上使劲,却忽略了"数据和工程细节"才是真正的瓶颈。
这篇论文的新想法
LLaVA-1.5 的核心信念可以用一句话概括:做菜不在锅多花哨,而在选对食材、调好火候。
具体来说,作者赌的是两件事:
第一,桥接层不需要花哨。初代 LLaVA 用一层线性投影连接视觉编码器和 LLM,效果已经不错。LLaVA-1.5 只是把它从"一片镜片"换成"两片镜片"——从单层线性层换成两层 MLP(中间加一个 GELU 非线性激活)。参数从 4M 增长到约 33M,仍然远小于 BLIP-2 Q-Former 的 188M。这个改动的逻辑是:CLIP 视觉空间和 LLM 词嵌入空间之间的映射不是简单的线性关系(旋转 + 平移),需要一点非线性能力来捕捉更复杂的对应关系。但两层就够了——不需要搞到 Q-Former 那么复杂。
第二,数据才是真正的瓶颈。初代 LLaVA 的训练数据只有 GPT-4 生成的 158K 多模态对话,而这些对话主要是"聊天"风格——"这张图里有什么?""帮我描述一下这个场景。"但学术 VQA 榜单考的是另一种能力:"这张图里的数字是什么?"(OCR)、"图里的动物属于什么类别?"(常识推理)、"这道题选 A 还是 B?"(选择题)。模型没做过这类题,考试当然考不好。LLaVA-1.5 的解决方案很直接:把这些题型的数据集直接混进训练数据里——加入 VQAv2、GQA、OCR-VQA、TextCaps、A-OKVQA 等学术数据集,总量从 158K 扩展到 665K。
底层逻辑:左边的"眼睛"(CLIP ViT-L/14@336px)和右边的"嘴巴"(Vicuna-1.5 大语言模型)都已经足够强了。中间那座桥不必复杂,真正决定 VLM 上限的是它做过哪些类型的题。这个洞察后来被 2024 年几乎所有开源 VLM 继承——InternVL、Qwen-VL-2、LLaVA-NeXT 都走了"简单桥 + 好数据"的路线。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 的核心创新不是新架构,而是一个信念——"简单架构 + 好数据 + 好工程 > 复杂架构"——并用实验数据证明了它。
它分几步做的(方法)

上图说明:Figure 1(ar5iv 原图)(论文原图)。

上图说明:Figure 2(ar5iv 原图)(论文原图)。

上图说明:Figure 3(ar5iv 原图)(论文原图)。
这是全文最重要的一节。LLaVA-1.5 的方法可以拆成四大块:架构设计、两阶段训练流程、数据配方、以及一系列工程细节。我们逐个拆解。
下图是"三件套"的数据流管道(眼睛 → 镜片 → 嘴巴):
输入图像 336×336
│
▼
┌────────────────────┐
│ CLIP ViT-L/14@336 │ 切成 24×24 = 576 patch
│ (视觉编码器, 冻结) │ 每 patch → 1024 维向量
└─────────┬──────────┘
│ 576 × 1024
▼
┌────────────────────┐
│ 两层 MLP + GELU │ 1024 →(GELU)→ 4096
│ (连接器, ~33M 可训)│ 对齐 LLM 词嵌入维度
└─────────┬──────────┘
│ 576 × 4096 (576 个"假装是词"的向量)
▼
┌──────────────────────────────────────────┐
│ [视觉token×576] + [用户问题文字 token] │ 拼接成一条序列
└──────────────────────┬───────────────────┘
▼
┌────────────────────────┐
│ Vicuna-1.5 (LLaMA-2) │ 自回归生成答案
│ (LLM, Stage2 微调) │
└───────────┬────────────┘
▼
文字回答
上图说明:冻结的 CLIP 把图切成 576 个 patch 向量,两层 MLP 翻译成 LLM 词嵌入维度,拼到问题前面交给 Vicuna-1.5 像聊天一样续写答案——桥极简,理解交给 LLM。
1. 架构:CLIP ViT-L/14@336px → 两层 MLP → Vicuna-1.5
1.1 整体管道
LLaVA-1.5 的架构和初代 LLaVA 几乎一样,仍然是"三件套":
- 眼睛(视觉编码器):CLIP ViT-L/14,输入分辨率 336x336。这是一个已经在 4 亿图文对上预训练好的图像识别模型,冻结不动,只负责把图片变成一串数字向量。
- 翻译镜片(视觉-语言连接器):两层 MLP,负责把眼睛输出的向量"翻译"成嘴巴听得懂的格式。
- 嘴巴(大语言模型):Vicuna-1.5(基于 LLaMA-2 微调的对话模型),负责理解问题、参考图片信息、生成回答。
数据流是这样的:一张图片进入 CLIP ViT-L/14,被切成 24x24=576 个小方块(patch),每个方块输出一个 1024 维的向量。这 576 个向量经过两层 MLP 投影后,变成 576 个 4096 维的向量——刚好对齐 Vicuna-1.5 的词嵌入维度。然后这 576 个"假装是词的向量"被拼接到用户问题的文字 token 前面,整段一起喂给 Vicuna-1.5,让它像平常聊天一样自回归地生成回答。
用类比来说:你有一台只能播 4096 格式录像带的老式电视(Vicuna),手里却是 1024 格式的带子(CLIP 输出)。中间需要一个格式转换器。初代 LLaVA 的转换器是"一块简单的电路板"(单层线性变换),LLaVA-1.5 换成了"两块电路板叠在一起中间加一个信号放大器"(两层 MLP + GELU 激活)。
1.2 为什么两层 MLP 比单层线性层好
这个问题的答案涉及一个数学直觉:单层线性变换只能做仿射变换——旋转、缩放、平移。如果 CLIP 的视觉空间和 Vicuna 的词嵌入空间之间的"翻译关系"恰好是线性的(比如"猫的视觉向量"和"猫的文字向量"之间只差一个旋转),那一层线性就够了。但现实中这个映射通常是非线性的——不同类别的视觉特征可能需要不同的"翻译规则",这些规则之间的切换不是平滑的线性过渡。
两层 MLP 中间夹一个 GELU 激活函数,就引入了非线性——这让连接器能学到更复杂的映射关系。数学上,两层足够宽的 MLP 理论上可以逼近任意连续函数(万能近似定理)。当然实际中不需要逼近"任意"函数,只需要比线性强一点就够了。
参数量的变化:单层线性层是 1024×4096 ≈ 4M 参数;两层 MLP 大约是 1024×4096 + 4096×4096 ≈ 21M 参数(加上偏置和激活函数的参数,总共约 33M)。对比 BLIP-2 Q-Former 的 188M,仍然是轻量级的。
1.3 为什么不用更复杂的连接器
一个自然的疑问是:既然两层比一层好,为什么不用三层、四层、甚至 Q-Former 那种带 cross-attention 的复杂结构?
作者在论文中做了对比实验。结论是:两层 MLP 已经接近了连接器能贡献的上限。超过两层之后,连接器本身的"翻译能力"提升很小,但增加的参数会让训练变慢、调参变复杂。而 Q-Former 那种复杂结构虽然在"压缩视觉信息"方面有优势(只输出 32 个 token 而不是 576 个),但代价是训练复杂度高、需要多阶段预训练、而且压缩过程中可能丢失空间细节。
LLaVA-1.5 的哲学是:连接器只负责"格式转换",真正的"理解"交给 LLM。LLM 有 7B 或 13B 参数,理解能力远超连接器——与其让连接器做复杂的语义压缩,不如把原始视觉信息尽可能完整地传过去,让 LLM 自己决定关注什么。这就像翻译的时候,与其让翻译员写一份精炼的 32 点摘要(Q-Former),不如把原文完整地交给一个足够聪明的读者(LLM),让读者自己提炼重点。
1.4 分辨率提升:从 224 到 336
初代 LLaVA 使用 CLIP ViT-L/14 的默认分辨率 224x224。这意味着一张图被切成 16x16=256 个 patch。LLaVA-1.5 使用了支持 336x336 输入的 CLIP ViT-L/14@336px 版本,图被切成 24x24=576 个 patch。
576 vs 256——视觉信息量增加了 2.25 倍。这意味着:
- 图片中的小字更清晰了:比如一张菜单照片,224px 下"宫保鸡丁"四个字可能只占几个 patch,糊成一团;336px 下能分配到更多 patch,模型更容易认出来。
- 空间细节更丰富了:两个挨着的物体在 224px 下可能被压到同一个 patch 里,模型分不清"苹果旁边的橘子"和"苹果上面的橘子"。336px 下分辨率更高,空间关系更清楚。
- 代价是 LLM 需要处理更多 token:576 个视觉 token + 文字 token,比初代多了 320 个 token 的 prefill 开销。在 A100 上,这大约增加 0.3-0.5 秒的首 token 延迟。
为什么不继续提到 448、672 甚至更高?因为 CLIP ViT-L/14 的预训练分辨率是 224 和 336,如果直接用更高分辨率,位置编码会出问题(模型从未见过那么多 patch),需要做位置编码插值。LLaVA-1.5 选择 336 是因为这是 CLIP 官方支持的最高分辨率,不需要额外的适配工作。后来的 LLaVA-NeXT(1.6 版)用了动态分辨率(AnyRes)技术,可以处理更高分辨率的图片——但那是另一篇论文的故事了。
1.5 LLM 选择:从 Vicuna-1.0 到 Vicuna-1.5
初代 LLaVA 使用 Vicuna(基于 LLaMA-1 微调的对话模型)。LLaVA-1.5 升级到 Vicuna-1.5(基于 LLaMA-2 微调)。LLaMA-2 相比 LLaMA-1 的主要改进包括:更大的预训练数据量(2T token vs 1.4T token)、更长的上下文窗口(4096 vs 2048)、以及更好的安全对齐。
这个升级的逻辑很简单:既然 LLaVA 的核心设计是"让 LLM 自己学会看图",那么 LLM 本身越强,"看图"的天花板就越高。LLaMA-2 预训练时见过更多文本,语言理解和推理能力更强——这些能力在微调阶段会被迁移到多模态理解上。
作者同时发布了 7B 和 13B 两个版本。13B 版本在大部分 benchmark 上领先 7B 版本 2-3 个百分点,但 7B 版本的推理速度几乎翻倍,且可以在消费级 GPU(如 RTX 4090 + 4-bit 量化)上运行。
2. 两阶段训练流程
LLaVA-1.5 沿用了初代 LLaVA 的两阶段训练策略,但在数据量和训练细节上做了调整。
2.1 Stage 1:特征对齐预训练(Pre-training for Feature Alignment)
目标:让 MLP 连接器学会"翻译"——把 CLIP 视觉空间的向量映射到 Vicuna 的词嵌入空间。
冻结策略:视觉编码器(CLIP ViT-L/14@336px)和 LLM(Vicuna-1.5)都冻结不动,只训练两层 MLP 连接器的参数。
训练数据:558K 图文配对数据,来自 CC3M(Conceptual Captions 3M 的一个子集)。每条数据是"一张图 + 一句简短描述",比如一张公园照片配上"两个小朋友在公园玩滑梯"。这些数据的任务很简单——给定图片,生成描述。模型不需要做复杂推理,只需要学会"这张图的视觉向量经过 MLP 翻译后,应该对应到描述中的词"。
类比:这就像新员工入职培训。你不需要他一来就处理复杂业务,只需要他先学会公司用的术语——"当客户说 A 的时候,其实是指 B"。Stage 1 就是让 MLP 学会"当 CLIP 输出向量 X 的时候,Vicuna 应该理解为概念 Y"。
训练细节:学习率 1e-3,batch size 256,训练 1 epoch,大约在 8 卡 A100 上跑 5-6 小时。因为只训练 33M 参数的 MLP,速度很快。
为什么要分出这一步? 直觉上可以理解:如果跳过 Stage 1 直接做 Stage 2(同时训 MLP 和 LLM),会出什么问题?MLP 还没学会翻译,传给 LLM 的全是"乱码"。LLM 收到乱码后,梯度信号也是混乱的——它不知道该调整自己的哪部分来理解这些乱码。这导致训练不稳定,甚至收敛到一个更差的局部最优。初代 LLaVA 的消融实验也验证了这一点:跳过 Stage 1,最终分数会掉 5 个点左右。
2.2 Stage 2:视觉指令微调(Visual Instruction Tuning)
目标:让模型学会"按指令看图回答"——不只是描述图片,还要能回答各种类型的问题,包括短答 VQA、多选题、OCR、推理题、开放式对话等。
冻结策略:视觉编码器(CLIP)继续冻结。MLP 连接器和 LLM(Vicuna-1.5)一起解冻训练。
关键决策:为什么解冻 LLM? 这是 LLaVA 系列和 BLIP-2 系列的根本分歧。BLIP-2 选择冻结 LLM,好处是保留语言能力、训练便宜;坏处是 LLM 不知道怎么"利用"视觉信息做推理——它只能被动接收 Q-Former 压缩好的 32 个 token,自己不能主动去"问"视觉编码器更多细节。LLaVA 选择解冻 LLM,让它在看了大量"图 + 问题 + 答案"之后,自己学会"我应该关注图里的哪些部分来回答这个问题"。代价是训练更贵、有灾难性遗忘的风险——但 LLaVA-1.5 通过控制数据量(665K,对 LLM 来说很少)和数据多样性(混合了纯文本指令数据)来缓解遗忘。实验表明,微调后 LLM 在纯文本 benchmark 上的表现只下降不到 2%。
训练数据(重点来了——这是 LLaVA-1.5 的核心改进):总计 665K 样本,混合了以下几大来源——
- LLaVA-Instruct-150K:初代 LLaVA 的"招牌菜"——GPT-4 基于 COCO 图片描述自动生成的 158K 条多模态对话指令。包括多轮聊天、详细描述、复杂推理三种题型。这批数据教模型"怎么聊天"。
- VQAv2(约 83K 训练样本被纳入):最经典的通用视觉问答数据集。问题风格是"图里有几个人?""桌子上放的是什么?"——简短事实性问答。
- GQA(约 72K 训练样本被纳入):另一个通用 VQA 数据集,但问题更注重组合推理,比如"戴红帽子的人旁边有没有狗?"。
- OCR-VQA(约 80K 训练样本被纳入):看图中的文字答题——比如"这本书的书名是什么?""招牌上写的是什么?"。这批数据补上了初代 LLaVA 在 OCR 方面的短板。
- TextCaps(约 22K 训练样本被纳入):要求模型在描述图片时准确引用图中出现的文字。比如"一个人穿着写有 NIKE 字样的 T 恤"。
- A-OKVQA(约 17K 训练样本被纳入):需要外部常识知识的 VQA。比如"图里这种动物通常吃什么?"——模型不仅要认出动物,还要知道它的习性。
- Visual Genome 区域描述(约 86K):图片中特定区域的描述数据,训练模型关注图片的局部细节。
- ShareGPT 纯文本数据(约 40K):纯文本对话数据,目的是在微调过程中维持 LLM 的文字对话能力,防止灾难性遗忘。
为什么这套数据配方有效? 初代 LLaVA 的数据全部来自 GPT-4 生成的对话——风格统一但题型单一。LLaVA-1.5 的数据像一份"模拟考卷",每种题型都有覆盖。模型在 OCR-VQA 上练过"看图识字",考 TextVQA 时自然不慌;在 A-OKVQA 上练过"常识推理",考知识型 VQA 时有底气。而 VQAv2/GQA 这种经典数据集,直接教模型"怎么用一个词或短语简洁地回答问题"——这对学术 benchmark 评分至关重要,因为很多 benchmark 的自动评分器会把"a photo of a red car"判成错误答案(正确答案是简单的"red car")。
2.3 Response Format Prompt:让模型学会按格式答题
这是一个容易被忽略但效果显著的工程技巧。不同 benchmark 对答案格式的要求不同:
- VQAv2 期望简短回答:"red""3""yes"
- LLaVA-Bench 期望详细回答:"The image shows a red car parked in front of..."
- ScienceQA 期望选择题选项:"A""B""C"
如果模型对 VQAv2 的"What color is the car?"回答"The car appears to be red based on the image",内容完全正确,但自动评分器会判 0 分——因为标准答案只是"red"。
LLaVA-1.5 的解决方案:在 prompt 末尾加一句格式约束。比如"Answer the question using a single word or phrase."告诉模型"用一个词或短语回答"。这不改变模型的理解能力,只改变输出格式——类似考试时老师说"答案写在答题卡上,每题只写一个字母"。
这个技巧贡献了约 2-5 个百分点的分数提升(取决于 benchmark)。几乎是"零成本"的改进,但很多之前的工作都忽略了它。
2.4 训练超参数和成本
Stage 2 的训练细节:
- 学习率 2e-5(比 Stage 1 的 1e-3 低 50 倍——因为现在同时训练 LLM,学习率太大会破坏 LLM 已有的语言能力)
- Batch size 128
- 训练 1 epoch
- 硬件 8 x A100 (80GB)
- 训练时间约 20 小时
- 总训练成本(Stage 1 + Stage 2)约 1 天 8 卡 A100,折合云计算费用约 $500
对比其他方案的训练成本:Flamingo > $1M、BLIP-2 约 $20K、InstructBLIP 约 $15K。LLaVA-1.5 的 $500 意味着任何拥有 A100 集群的大学实验室都能在一天内复现。这是它能成为开源 VLM 标准 baseline 的关键原因之一。
3. 和初代 LLaVA 的逐项对比
为了让你清楚地看到"改了什么、没改什么",这里做一个面对面对比:
| 维度 | 初代 LLaVA | LLaVA-1.5 | 变化 |
|---|---|---|---|
| 视觉编码器 | CLIP ViT-L/14@224px | CLIP ViT-L/14@336px | 分辨率提高,patch 数 256→576 |
| 连接器 | 单层线性投影(4M 参数) | 两层 MLP + GELU(~33M 参数) | 加了非线性表达能力 |
| LLM | Vicuna-7B/13B(LLaMA-1 base) | Vicuna-1.5-7B/13B(LLaMA-2 base) | 更强的语言基座 |
| Stage 1 数据 | CC-595K | CC-558K | 基本不变 |
| Stage 2 数据 | 158K(GPT-4 生成) | 665K(GPT-4 + 学术 VQA 混合) | 数据量 4 倍,题型覆盖面大幅扩展 |
| 训练成本 | $300-500 | ~$500 | 几乎不变 |
| 架构改动 | — | 无(仍然是三件套) | 零架构创新 |
4. 和其他方案的架构对比
| 维度 | Flamingo | BLIP-2 | LLaVA-1.5 |
|---|---|---|---|
| 桥接方式 | 每层 LLM 插入 Gated XAttn | Q-Former(32 queries) | 两层 MLP |
| 桥接参数 | ~1.2B | 188M | ~33M |
| 送入 LLM 的视觉 token 数 | 64 | 32 | 576 |
| LLM 是否微调 | 否(冻结) | 否(冻结) | 是(全参数微调) |
| 视觉编码器是否微调 | 否 | 否 | 否 |
| 训练成本 | >$1M | ~$20K | ~$500 |
| 需要改 LLM 架构吗 | 是(插入 XAttn 层) | 否 | 否 |
这张表直观地展示了 LLaVA-1.5 的设计哲学:桥接层做到最简,把所有"理解"的复杂性交给 LLM 微调来解决。
5. 消融实验:每个改动贡献了多少
作者做了详细的消融实验来拆解每个改动的贡献。以下是关键结论:
单层线性 → 两层 MLP:在多个 benchmark 上平均提升约 2-5 个百分点。其中 VQAv2 提升约 2 分,TextVQA 提升约 3 分。这说明非线性映射确实比线性映射能更好地对齐视觉和语言空间。
分辨率 224 → 336:在 OCR 相关任务上提升最明显——TextVQA 提升约 5-8 分,因为更高分辨率让模型能看清图中的小字。在通用 VQA(VQAv2、GQA)上也有约 2 分的提升,因为更多 patch 提供了更丰富的空间细节。
加入学术 VQA 数据:这是贡献最大的改动。在对应 benchmark 上的提升是压倒性的——比如加入 OCR-VQA 数据后,TextVQA 分数跳升约 10 分;加入 A-OKVQA 数据后,知识型 VQA 分数提升约 8 分。同时,通用对话能力(LLaVA-Bench)没有退化——说明混合数据策略成功地"加科不减科"。
升级 LLM(Vicuna → Vicuna-1.5):在所有 benchmark 上平均提升约 1-2 分。幅度不大,但因为是"免费升级"(不需要改任何训练流程),所以性价比极高。
综合来看,数据改进贡献了约 60% 的总提升,分辨率贡献约 20%,MLP 连接器贡献约 15%,LLM 升级贡献约 5%。这再次验证了论文的核心主张:数据 > 分辨率 > 连接器设计 > 基座模型。
6. 训练中的关键 trade-off
6.1 视觉 token 数量 vs 推理速度
LLaVA-1.5 向 LLM 送入 576 个视觉 token,远多于 BLIP-2 的 32 个。这是一个明确的 trade-off:
- 更多 token = 更多信息:576 个 token 保留了图片的空间结构和细节,模型可以"看到"图片中不同区域的不同内容。而 BLIP-2 的 32 个 token 经过了高度压缩,可能丢失空间关系和细微细节。
- 更多 token = 更慢的推理:LLM 处理 576+N 个 token(N 是文字 token 数)的 prefill 时间约是处理 32+N 个 token 的 3-5 倍。在 A100 上,LLaVA-1.5 的首 token 延迟约 0.8 秒,BLIP-2 约 0.3 秒。
对于"看图聊天"这种不要求实时性的场景,0.8 秒完全可以接受。但对于机器人控制(需要 10Hz 控制循环,即每 100ms 出一个决策),576 token 可能太多了。这也是为什么后来一些 VLA(如 OpenVLA)在采用 LLaVA 架构时,会通过 token 合并(token merging)或降低分辨率来减少视觉 token 数量。
6.2 灾难性遗忘的控制
微调 LLM 的最大风险是灾难性遗忘——模型在学"看图"的过程中忘记了"说人话"。LLaVA-1.5 通过三个策略控制这个风险:
- 数据量控制:665K 样本对 LLM(在预训练时看过万亿 token)来说非常少,相当于"轻微调"。大部分权重几乎不变,只有和视觉理解直接相关的部分被显著更新。
- 混入纯文本数据:训练集中包含约 40K 条 ShareGPT 纯文本对话,让 LLM 在学视觉能力的同时"复习"文字对话能力。
- 低学习率:Stage 2 的学习率只有 2e-5,比 Stage 1 低 50 倍。这样 LLM 权重的更新速度很慢,不容易"跑偏"。
实验验证:LLaVA-1.5 在纯文本 benchmark(如 MMLU)上的表现和基座 Vicuna-1.5 相比只下降不到 2%,说明遗忘被控制在了可接受的范围内。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 的方法没有任何"黑科技"——两层 MLP、高分辨率、多样数据、好基座模型,四个已知有效的改动叠在一起就超过了所有复杂架构的竞争对手。真正的洞察是:当 LLM 足够强时,"让 LLM 自己学会看图"比"替 LLM 翻译好视觉信息"更有效。
下图对比两阶段训练——冻结策略与数据配方在两阶段间的切换:
【Stage 1: 特征对齐预训练】 【Stage 2: 视觉指令微调】
CLIP ❄冻结 CLIP ❄冻结
│ │
MLP 🔥只训这个 MLP 🔥训
│ │
LLM ❄冻结 LLM 🔥训 (lr 2e-5, 低50×防遗忘)
数据: 558K CC3M 图文对 数据: 665K 混合
(只学"翻译格式") ├ LLaVA-Instruct-150K (聊天)
├ VQAv2/GQA (通用短答)
目标: MLP 学会把 CLIP 向量 ├ OCR-VQA/TextCaps (看图识字)
映射到 LLM 词嵌入空间 ├ A-OKVQA (常识推理)
└ ShareGPT 纯文本 (防遗忘)
~5-6h / 8×A100 目标: 学会"按指令+按格式答题"
~20h / 8×A100
└──────────────┬───────────────────┘
▼
全程 ~1 天 8×A100 ≈ $500
上图说明:Stage 1 只解冻 MLP 学"格式翻译"打好地基,Stage 2 再解冻 LLM 用混合题型数据学"按指令答题",低学习率 + 纯文本数据一起压制灾难性遗忘。

关键数字(What works)
| Benchmark | 类型 | LLaVA-1.5-13B | InstructBLIP-13B | Qwen-VL-Chat | 初代 LLaVA-13B |
|---|---|---|---|---|---|
| VQAv2 (test-dev) | 通用 VQA | 80.0 | — | 78.2 | 76.3 |
| GQA | 组合推理 VQA | 63.3 | 49.5 | 57.5 | — |
| VizWiz | 视障用户 VQA | 53.6 | 35.4 | — | — |
| ScienceQA-IMG | 理科选择题 | 71.6 | — | 68.2 | — |
| TextVQA | OCR VQA | 61.3 | 50.7 | — | — |
| POPE | 幻觉评测 | 85.9 | — | — | — |
| MME (Perception) | 综合感知 | 1531.3 | 1212.8 | 1487.6 | — |
| MMBench | 综合理解 | 67.7 | — | 60.6 | — |
| SEED-Bench | 综合评测 | 68.2 | — | 58.2 | — |
| LLaVA-Bench (Wild) | 开放对话 | 72.5 | 58.2 | — | 67.3 |
| MM-Vet | 综合推理 | 36.1 | 25.6 | — | — |
| 消融维度 | 改动前 | 改动后 | 平均变化 |
|---|---|---|---|
| 连接器:线性 → MLP | 基线 | +MLP | +2~5 分 |
| 分辨率:224 → 336 | 基线 | +336px | +2~8 分(OCR 任务受益最大) |
| 数据:158K → 665K | 基线 | +混合数据 | +5~10 分(对应任务) |
| LLM:Vicuna → Vicuna-1.5 | 基线 | +LLaMA-2 base | +1~2 分 |
| 成本指标 | 数值 |
|---|---|
| 总训练时间 | ~1 天(8 x A100 80GB) |
| 估算费用 | ~$500 |
| Stage 1 训练参数 | ~33M(仅 MLP) |
| Stage 2 训练参数 | ~7B/13B(MLP + LLM) |
| 视觉编码器参数 | ~304M(冻结不训) |
| 推理显存(13B fp16) | ~28GB |
| 推理显存(7B 4-bit) | ~6GB |
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 在 11 个 benchmark 上拿到了当时的开源 SOTA,而整套训练只花 $500——数据改进贡献了大部分提升,MLP 和分辨率锦上添花。
实验结果说明了什么
这些数字背后有三条核心信息:
第一,数据覆盖面决定了分数天花板。 初代 LLaVA 在 LLaVA-Bench 对话评测上得分不错(67.3%),但在 TextVQA 这种 OCR 任务上很弱——因为训练数据里没有 OCR 题型。LLaVA-1.5 加入 OCR-VQA 和 TextCaps 之后,TextVQA 分数跳升到 61.3,直接超越了 InstructBLIP 的 50.7。这说明:模型不是"不会 OCR",而是"没练过 OCR"。给它练习题,它立刻就学会了。同样的逻辑适用于所有加入的数据集——A-OKVQA 补了常识推理、VQAv2/GQA 补了通用 VQA。
第二,"简单桥 + 微调 LLM"打赢了"复杂桥 + 冻结 LLM"。 在几乎所有 benchmark 上,LLaVA-1.5 都超越了 InstructBLIP(使用 Q-Former 桥接的代表)。特别是在需要复杂推理的 benchmark(如 MM-Vet 36.1 vs 25.6)上差距巨大。这证实了一个重要结论:与其让桥接层做精细的"翻译压缩",不如让足够强的 LLM 直接看原始视觉 token 自己理解。
第三,这些改进是"加科不减科"的。 加入学术 VQA 数据并没有让对话能力下降——LLaVA-Bench (Wild) 的分数从 67.3 提升到了 72.5。这说明多样化的数据不仅不会导致"顾此失彼",反而因为更全面的训练让模型整体理解能力都变强了。
所以这一节是想说:实验验证了三个工程信念——数据覆盖面比架构复杂度重要、LLM 微调比复杂桥接有效、多样化训练数据能"加科不减科"。
你应该懂的几个新词
Visual Instruction Tuning(视觉指令微调):把"图像 + 任务指令 + 答案"的三元组组织成监督数据,让 VLM 学会按指令完成多样任务。区别于传统的"看图说一句话",指令微调让模型能处理"回答问题""详细描述""推理分析"等不同类型的任务。LLaVA 首创,LLaVA-1.5 发扬光大。
MLP(Multi-Layer Perceptron,多层感知机):最基础的神经网络结构——多层全连接 + 非线性激活。在 LLaVA-1.5 中特指视觉-语言连接器:1024 维输入 → 4096 维中间层 → GELU 激活 → 4096 维输出。参数约 33M。
Projector / Connector(投影层/连接器):视觉编码器输出和 LLM 输入之间的"桥梁"。LLaVA 系列用极简连接器(线性层或两层 MLP)是其标志性特色。和 BLIP-2 的 Q-Former(188M 参数,12 层 Transformer)形成鲜明对比。
GELU(Gaussian Error Linear Unit):一种非线性激活函数,类似于 ReLU 但更平滑。在 LLaVA-1.5 的 MLP 连接器中,GELU 夹在两层线性层之间,让连接器能学到非线性的视觉-语言映射关系。
Response Format Prompt(格式约束提示):在 prompt 末尾加一句"用一个词回答"或"回答选择题选项"之类的格式要求,让模型在不同 benchmark 上输出正确格式。这个技巧看似微不足道,但在自动评分的 VQA benchmark 上能贡献 2-5 分。
POPE(Polling-based Object Probing Evaluation):一种标准化的多模态幻觉评测方法。问模型"图里有没有 X?",统计假阳性率(模型说"有"但图里其实没有)。LLaVA-1.5 在 POPE 上得分 85.9,说明它的幻觉问题虽然存在但已被显著抑制。
灾难性遗忘(Catastrophic Forgetting):微调模型时,新学到的能力把旧能力"覆盖"了。比如微调 LLM 学"看图"后,它忘了怎么"说人话"。LLaVA-1.5 通过低学习率 + 混入纯文本数据来控制这个风险。
所以这一节是想说:这些术语在后续的 VLM/VLA 论文中会反复出现——先把它们和具体的技术决策挂钩,以后看论文会快很多。
它有什么搞不定的
LLaVA-1.5 虽然在 benchmark 上拿了一堆第一,但它有几个明确的局限性:
局限 1:分辨率天花板。 336x336 对于日常照片够用了,但对于需要读密集文字的场景(长篇文档截图、高分辨率图表、地图上的小标注)仍然不够。576 个 patch 听起来很多,但分摊到一张 1920x1080 的截图上,每个 patch 要覆盖约 80x80 像素——小号字体可能被压缩到一两个 patch 里,模型依然读不清。后来的 LLaVA-NeXT 用动态分辨率(AnyRes)解决了这个问题,但 LLaVA-1.5 本身做不到。
局限 2:幻觉问题未根治。 POPE 评测上 85.9 分看起来不错,但这意味着仍有约 14% 的情况下模型会"一本正经地胡说"——声称图片中存在实际上不存在的物体。在安全敏感场景(医疗影像、自动驾驶)中,14% 的幻觉率是不可接受的。
局限 3:空间推理能力弱。 LLaVA-1.5 能回答"图里有没有猫",但在"猫在椅子的左边还是右边""两个杯子哪个更近"这类空间关系推理上表现不稳定。原因是 CLIP 的视觉编码器在预训练时优化的是"图文匹配"而非"空间理解",patch token 缺乏显式的位置关系编码。
局限 4:单图限制。 LLaVA-1.5 一次只能处理一张图片。如果用户发来两张图说"这两张照片有什么不同?",模型处理不了。多图理解要等 LLaVA-NeXT 和 LLaVA-Interleave 才支持。
局限 5:推理速度受限于视觉 token 数量。 576 个视觉 token 让 LLM 的 prefill 阶段变慢,首 token 延迟约 0.8 秒(A100 上)。对于需要实时响应的场景(如机器人控制的 10Hz 循环),这个延迟太高了。BLIP-2 的 32 token 方案在这方面有明确优势。
局限 6:训练数据的版权和合规问题。 665K 训练数据中的一部分来自学术 VQA 数据集(如 VQAv2),这些数据集通常只允许学术研究使用。加上初代 LLaVA 的 158K 数据由 GPT-4 生成,受 OpenAI 使用条款限制——不能用于和 OpenAI 竞争的商业产品。这给 LLaVA-1.5 的商业部署画了一条红线。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 在分辨率、幻觉、空间推理、多图、速度、合规六个方面都有硬伤——这些硬伤恰好定义了后续工作(LLaVA-NeXT、InternVL、Qwen-VL-2 等)的研究方向。
它和别的几篇是什么关系
上游依赖:LLaVA-1.5 站在两个巨人的肩膀上——CLIP(视觉编码器,提供"看"的能力)和 LLaMA-2/Vicuna(语言模型,提供"说"和"想"的能力)。初代 LLaVA 是它的直接前身,提供了"三件套"架构和两阶段训练的设计模板。
同期竞争:InstructBLIP 是 BLIP-2 阵营的代表,用 Q-Former 做桥接;Qwen-VL 是阿里的方案,用 cross-attention 做桥接。LLaVA-1.5 用最简单的 MLP 桥接打赢了这两个"复杂桥"方案,这场胜利基本上宣告了"简单桥"路线的胜出。
下游影响:LLaVA-1.5 成为了开源 VLM 的事实标准 baseline。2024 年几乎所有新发布的 VLM 论文都会在对比表中列出 LLaVA-1.5 的分数。直接衍生的工作包括 LLaVA-NeXT(支持动态分辨率和多图)、LLaVA-OneVision(统一图片/视频理解)、ShareGPT4V(更好的合成数据)、VILA(视频 + 图文理解)等。
对具身智能的影响:LLaVA-1.5 的"简单投影 + 微调 LLM"架构被直接移植到了 VLA(视觉-语言-动作模型)中。OpenVLA 的架构几乎就是 LLaVA-1.5 的翻版——只是把 CLIP 换成了 SigLIP+DINOv2,把文字输出换成了动作 token。这说明 LLaVA-1.5 确立的设计模式不仅适用于"看图说话",也适用于"看图做事"。
时间线:
2022.04 Flamingo (DeepMind) -- 80B,闭源,证明"冻结 LLM + 加桥"可行
2023.01 BLIP-2 (Salesforce) -- 只训 188M 参数,效果超 Flamingo
2023.04 LLaVA (UW + Microsoft) -- 线性投射 + LLM 微调,简单到不可思议
2023.06 InstructBLIP -- BLIP-2 + 指令微调
2023.10 LLaVA-1.5 -- LLM 微调路线的集大成者
2023.12 几乎所有新 VLM 都选了 LLaVA 路线
2024 OpenVLA / LLaVA-NeXT -- LLaVA 架构延伸到 VLA 和更高分辨率
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 是开源 VLM "简单桥"路线的集大成者——它的胜利结束了 2023 年的"桥梁设计之战",并直接塑造了后续 VLA 的架构选择。
和本导读的关系
在这套导读的知识图谱中,LLaVA-1.5 处于一个承上启下的枢纽位置。
向上回溯,它依赖 Ch08 讲的 CLIP(视觉编码器的来源)和 Ch09 讲的"桥梁设计之战"中 LLaVA 路线的胜出逻辑。如果你还没读过初代 LLaVA 的笔记,建议先回去看,因为 LLaVA-1.5 的所有设计都是在初代基础上的增量改进。
向下连接,LLaVA-1.5 确立的"视觉编码器(冻结)→ 简单投影层(可训练)→ LLM(微调)"三段式管道,被直接继承到 Ch11 的 RT-2 和 Ch12 的 OpenVLA 中。区别只是把 LLM 的输出从文字 token 扩展到了动作 token。理解了 LLaVA-1.5 的训练流程和设计选择,你看 OpenVLA 时会发现几乎是"换皮版 LLaVA-1.5"。
横向对比,LLaVA-1.5 和 BLIP-2 代表了两种对立的设计哲学——"简单桥 + 微调 LLM" vs "复杂桥 + 冻结 LLM"。Ch09 详细比较了这两条路线的 trade-off。LLaVA-1.5 的实验结果是这场辩论的终结性证据。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 是从"VLM 看图说话"到"VLA 看图做事"这条演化链上的关键一环——读懂它,后续的 VLA 论文就不会觉得突兀。
思考题
Q1:LLaVA-1.5 把连接器从单层线性换成两层 MLP,为什么不用更深的网络(比如 5 层 MLP 或者 ResNet)?
参考思路
连接器的作用是"格式转换"而不是"语义理解"。两层 MLP(加一个非线性激活)已经能逼近大部分非线性映射(万能近似定理)。更深的网络确实有更强的表达能力,但(1)参数量增加后 Stage 1 训练变慢,(2)更深的网络更容易过拟合 558K 的对齐数据,(3)实验消融表明两层到三层的提升已经可以忽略不计。LLaVA 的哲学是把"理解"的复杂性交给 7B/13B 参数的 LLM,而不是堆在连接器上。
Q2:为什么 LLaVA-1.5 在 Stage 2 解冻 LLM,而 BLIP-2 选择冻结 LLM?各有什么 trade-off?
参考思路
冻结 LLM(BLIP-2)的好处:训练便宜(只训 188M 的 Q-Former)、保留 LLM 原有语言能力、可以随时换 LLM 而不需要重新训练。坏处:LLM 不知道怎么主动利用视觉信息做复杂推理——它只是被动接收 32 个压缩后的视觉 token,自己没法调整"看"的方式。解冻 LLM(LLaVA-1.5)的好处:LLM 通过微调学会了"怎么利用视觉 token 来推理",在对话和推理类任务上表现更强。坏处:训练贵(要训整个 7B/13B LLM)、有灾难性遗忘风险、和特定 LLM 版本绑定。核心启示:当 LLM 足够强(7B+)且训练数据足够好时,解冻 LLM 的收益远大于风险。
Q3:如果把 LLaVA-1.5 的训练数据从 665K 减半到 330K,但保持数据类型的多样性,你预期分数会怎么变?如果保持数据量但去掉所有 OCR 类数据呢?
参考思路
减半但保持多样性:大部分 benchmark 的分数可能下降 2-5 分,但不会崩溃——因为每种题型的模型都见过,只是练习量减少了。相当于每科作业从 10 套减到 5 套,成绩会降但不会不及格。去掉 OCR 数据但保持总量:TextVQA 等 OCR 相关 benchmark 分数会暴跌(可能降 10+ 分),因为模型完全没做过这类题。但通用 VQA 和对话能力基本不受影响。这验证了一个重要原则:数据的多样性比数据的数量更重要。
Q4:LLaVA-1.5 送入 LLM 576 个视觉 token,BLIP-2 只送 32 个。如果你在设计一个机器人控制系统(要求 10Hz 控制频率),你会选哪种方案?
参考思路
10Hz 意味着每 100ms 必须输出一个动作决策。LLaVA-1.5 在 A100 上的首 token 延迟约 0.8 秒——远超 100ms 的预算。BLIP-2 的 32 token 方案延迟约 0.3 秒——也超标但更接近。实际的 VLA 方案(如 OpenVLA)会采取折中措施:使用 LLaVA 架构但通过 token 合并(把相邻 patch 的 token 平均或拼接)减少视觉 token 数量,或者降低分辨率,或者用更小的 LLM(如 3B)。另一个思路是异步推理——视觉理解和动作决策分开跑在不同频率上。
Q5:为什么 LLaVA-1.5 选择冻结 CLIP 视觉编码器而不是一起微调?如果解冻会怎样?
参考思路
CLIP ViT-L/14 在 4 亿图文对上预训练,学到了非常通用的视觉表征。LLaVA-1.5 只有 665K 微调数据——如果解冻 CLIP 一起训,少量数据会让 CLIP 的通用表征"偏向"这 665K 图片的分布,丧失泛化能力。类比:CLIP 是一个见过全球所有菜系的美食评委,你用 665 道家常菜让他"重新学习",他反而会忘记怎么评判法国菜和日本料理。后来的一些工作(如 InternVL、PaLI-X)确实解冻了视觉编码器,但它们使用了数百万甚至上千万的训练数据——数据量足够大才不会让编码器"忘记"。
Q6:Response Format Prompt("用一个词回答")为什么能提升 VQA 分数?这算"作弊"吗?
参考思路
不算作弊。VQA benchmark 的自动评分器通常做精确匹配——标准答案是"red",模型回答"The car is red"会被判 0 分。但模型的理解是正确的,只是输出格式不对。加 format prompt 只是告诉模型"输出格式是短答",没有泄露任何答案信息。这就像考试时监考老师说"答案写在对应格子里"——不是作弊,是基本的应试技巧。但这也暴露了当前 VQA 评测的一个问题:自动评分器太依赖字面匹配,不够鲁棒。
Q7:假设你有一个全新的 VLM 任务——"看医学影像回答医生的问题"。你会基于 LLaVA-1.5 还是 BLIP-2 来做?为什么?
参考思路
大概率选 LLaVA-1.5 架构,原因是:(1)医学问答需要复杂推理("这个肿块是良性还是恶性?根据什么特征判断?"),这要求 LLM 能深度利用视觉信息,冻结的 LLM 做不到;(2)医学数据通常量不大(几千到几万条),LLaVA 的简单投影层更不容易过拟合;(3)你可能需要替换 CLIP 为医学影像专用的编码器(如 BiomedCLIP),LLaVA 架构对视觉编码器的依赖更松——换编码器只需要重新训 Stage 1。事实上,LLaVA-Med 就是这么做的。
一些好奇心问答(FAQ)
Q1:LLaVA-1.5 有多大?我自己的电脑能跑吗?
LLaVA-1.5-13B 有 130 亿参数,fp16 推理需要约 28GB 显存——RTX 4090(24GB)跑不动。但可以用 4-bit 量化(约 12GB 显存),或者直接用 LLaVA-1.5-7B 的 4-bit 版本(约 6GB 显存),普通游戏本的 RTX 3060 就能跑。如果你只想试玩不想自己跑,可以去 HuggingFace Spaces 上的在线 demo。
Q2:LLaVA-1.5 和初代 LLaVA 的关系是什么?是同一个模型的更新版吗?
是同一组作者(Haotian Liu 等人,威斯康星大学 + 微软研究院)发布的改进版。不是从零重新设计,而是在初代基础上改了四个零件。论文标题也很诚实——"Improved Baselines",意思是"改进的基线"而不是"全新的模型"。但这个"改进的基线"在 12 个 benchmark 上超过了所有使用复杂架构的竞争对手。
Q3:为什么不直接用 GPT-4V?它不是更强吗?
GPT-4V 确实更强(在大部分 benchmark 上超过 LLaVA-1.5),但它是闭源的——你不能下载权重、不能微调、不能部署在自己的服务器上、不能用于离线场景(如机器人控制)、每次调用都有 API 费用。LLaVA-1.5 的价值在于它是开源的、免费的、可以随意修改的。对于研究者来说,"能看到代码和权重"比"分数高 5 分"重要得多。
Q4:LLaVA-1.5 之后该看什么?
最直接的下一步是 LLaVA-NeXT(1.6 版),加了动态分辨率(AnyRes)和多图支持。如果你对"VLM 怎么变成机器人大脑"感兴趣,跳到 OpenVLA——它的架构几乎就是 LLaVA-1.5 + 动作 token。如果想看"BLIP-2 路线后来怎么样了",看 InstructBLIP 和 Qwen-VL。
Q5:训练数据里混入了学术 VQA 数据集,那在这些数据集的测试集上评测是不是"开卷考试"?
不是。LLaVA-1.5 在混入学术 VQA 数据时,使用的是这些数据集的训练集(train split),评测时使用的是测试集(test/val split)。训练集和测试集没有重叠,所以不存在"开卷"问题。但这确实给模型一个优势——它见过和测试题风格相同的练习题。这就像高考前做了往年真题——不是作弊,但确实有帮助。
所以这一节是想说:实操问题(多大、能不能跑、合规怎么办、数据有没有泄露)作者和社区都考虑到了,LLaVA-1.5 的门槛远比想象的低。
如果你想再深入
按"前传 → 续作 → 衍生方向"排序:
前传:初代 LLaVA(2023.4) — 理解 LLaVA-1.5 的起点。读完 1.5 再回头看 1.0,会更清楚"哪些设计一开始就对了、哪些需要改进"。对应笔记:llava。
同期对手:InstructBLIP / BLIP-2(2023.1/2023.6) — "复杂桥"路线的代表。对比着读,能清楚看到两种设计哲学的 trade-off。对应笔记:blip-2。
续作:LLaVA-NeXT(2024.1) — 支持动态分辨率(AnyRes),最高 672x672,多图输入,分辨率限制问题被解决。
续作:LLaVA-OneVision(2024.8) — 统一图片、视频、多图理解,LLaVA 家族目前最全能的版本。
衍生到机器人:OpenVLA(2024) — 把 LLaVA-1.5 的架构移植到机器人控制,输出从文字 token 变成动作 token。如果你想知道"VLM 怎么变成机器人大脑",这是最直接的答案。
视觉编码器进化:SigLIP — LLaVA-1.5 用 CLIP ViT-L/14,后续很多工作改用 SigLIP(CLIP 的改进版),了解它能帮你理解 VLM 视觉端的演化。对应笔记:siglip。
所以这一节是想说:LLaVA-1.5 + BLIP-2 + OpenVLA 三篇连起来读,就能看到从"VLM 看图说话"到"VLA 看图做事"的完整演化链。
原文信息
论文标题:Improved Baselines with Visual Instruction Tuning
作者:Haotian Liu, Chunyuan Li, Yuheng Li, Yong Jae Lee
机构:University of Wisconsin-Madison, Microsoft Research
发表:CVPR 2024(最初 arXiv 2023.10)
链接:https://arxiv.org/abs/2310.03744
代码:https://github.com/haotian-liu/LLaVA
BibTeX:
@inproceedings{liu2024improved,
title={Improved Baselines with Visual Instruction Tuning},
author={Liu, Haotian and Li, Chunyuan and Li, Yuheng and Lee, Yong Jae},
booktitle={Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)},
year={2024}
}
◼
引用本笔记 / Cite this note
@online{eai_llava_1_5_2026,
title = {(readable note) Improved Baselines with Visual Instruction Tuning},
author = {Xun, Jason},
year = {2026},
note = {Note on a 2024 paper},
howpublished = {\url{https://estelledc.github.io/embodied-ai-reading-station/papers/llava-1-5/}},
organization = {Embodied AI: Zero to One}
}
All 202 papers (full index)
- 1. LLaVA: Visual Instruction Tuning
- 2. 3DShape2VecSet: 3D Shape Representation for Diffusion Models
- 3. SayCan: Do As I Can, Not As I Say
- 4. OpenVLA: An Open-Source Vision-Language-Action Model
- 5. VLAS: VLA Model With Speech Instructions
- 6. MLA: Multisensory Language-Action Model
- 7. Cosmos Policy: Fine-Tuning Video Models for Visuomotor Control
- 8. CartoRadar: RF-Based 3D SLAM Rivaling Vision Approaches
- 9. mmCLIP: Boosting mmWave-based Zero-shot HAR via Signal-Text Alignment
- 10. mmNorm: Non-Line-of-Sight 3D Object Reconstruction via mmWave Surface Normal Estimation
- 11. Proactive Hearing Assistants that Isolate Egocentric Conversations
- 12. NeuralAids: Wireless Hearables With Programmable Speech AI Accelerators
- 13. Creating speech zones with self-distributing acoustic swarms
- 14. Conv-TasNet: Surpassing Ideal Time-Frequency Magnitude Masking for Speech Separation
- 15. SoundStream: An End-to-End Neural Audio Codec
- 16. AudioLM
- 17. Conformer
- 18. Dual-path RNN
- 19. EnCodec
- 20. Meta-StyleSpeech
- 21. MusicLM
- 22. Robust Speech Recognition via Large-Scale Weak Supervision
- 23. SeamlessM4T
- 24. Stable Audio
- 25. Universal Source Separation with Weakly Labelled Data
- 26. Meta-World: A Benchmark and Evaluation for Multi-Task and Meta Reinforcement Learning
- 27. RLBench: The Robot Learning Benchmark & Learning Environment
- 28. robosuite: A Modular Simulation Framework and Benchmark for Robot Learning
- 30. CALVIN
- 31. LIBERO
- 32. RH20T
- 33. What Matters in Learning from Offline Human Demonstrations for Robot Manipulation
- 34. DROID
- 35. Open X-Embodiment
- 36. RoboCasa
- 37. SimplerEnv
- 38. Diffusion Policy: Visuomotor Policy Learning via Action Diffusion
- 39. 3D Diffusion Policy: Generalizable Visuomotor Policy Learning via Simple 3D Representations
- 40. Consistency Policy: Accelerated Visuomotor Policies via Consistency Distillation
- 41. EquiBot: SIM(3)-Equivariant Diffusion Policy
- 42. DiT-Policy
- 43. Diffusion Policy Policy Optimization (DPPO)
- 44. Affordance-based Robot Manipulation with Flow Matching
- 45. FlowPolicy: 3D Flow-based Policy via Consistency Flow Matching
- 46. FAST: Efficient Action Tokenization for VLA
- 47. π₀: A Vision-Language-Action Flow Model for General Robot Control
- 48. pi_0.5: VLA with Open-World Generalization
- 49. A Reduction of Imitation Learning and Structured Prediction to No-Regret Online Learning
- 50. Generative Adversarial Imitation Learning
- 51. Learning Fine-Grained Bimanual Manipulation with Low-Cost Hardware (ACT/ALOHA)
- 52. AnyTeleop
- 53. Behavior Transformers: Cloning k Modes with One Stone
- 54. Implicit Behavioral Cloning
- 55. RoboCat
- 56. ALOHA 2
- 58. HumanPlus
- 59. Generalizable Humanoid Manipulation with 3D Diffusion Policies (iDP3)
- 60. Mobile ALOHA
- 61. SmolVLA
- 62. Universal Manipulation Interface
- 63. Behavior Generation with Latent Actions (VQ-BeT)
- 64. ImageBind: One Embedding Space To Bind Them All
- 65. Connecting Touch and Vision via Cross-Modal Prediction
- 66. AnyMAL: An Efficient and Scalable Any-Modality Augmented Language Model
- 67. AudioPaLM
- 68. FROMAGe: Grounding LLMs to Images
- 69. OneLLM
- 70. X-VLM: Multi-Grained Vision Language Pre-Training
- 71. Tactile Beyond Pixels (Sparsh-X)
- 72. Sparsh: Self-supervised Touch Representations
- 73. Tactile-VLA
- 74. TLA: Tactile-Language-Action
- 75. Code as Policies: Language Model Programs for Embodied Control
- 76. Inner Monologue: Embodied Reasoning through Planning with Language Models
- 77. LLM+P: Empowering LLMs with Optimal Planning
- 78. PaLM-E: An Embodied Multimodal Language Model
- 79. ProgPrompt
- 80. ChatGPT for Robotics
- 81. GenSim
- 82. RoboFlamingo
- 83. Tree-Planner
- 84. VoxPoser
- 85. See Through Smoke: Robust Indoor Mapping with Low-cost mmWave Radar
- 86. Can WiFi Estimate Person Pose?
- 87. 3DRIMR: 3D Reconstruction and Imaging via mmWave Radar based on Deep Learning
- 88. milliEgo: Single-chip mmWave Radar Aided Egomotion Estimation via Deep Sensor Fusion
- 89. High Resolution Point Clouds from mmWave Radar
- 90. RadarSLAM: Radar based Large-Scale SLAM in All Weathers
- 91. Through-Wall Pose Imaging in Real-Time with a Many-to-Many Encoder/Decoder Paradigm
- 92. RFMask: A Simple Baseline for Human Silhouette Segmentation with Radio Signals
- 93. RFPose-OT: RF-Based 3D Human Pose Estimation via Optimal Transport Theory
- 94. Argus: Multi-View Egocentric Human Mesh Reconstruction Based on Stripped-Down Wearable mmWave Add-on
- 95. Diffusion Model is a Good Pose Estimator from 3D RF-Vision
- 96. Enabling Visual Recognition at Radio Frequency (PanoRadar)
- 97. Wave-Former: Through-Occlusion 3D Reconstruction via Wireless Shape Completion
- 98. Habitat: A Platform for Embodied AI Research
- 99. Isaac Gym: High Performance GPU-Based Physics Simulation For Robot Learning
- 101. Habitat 2.0
- 102. ManiSkill
- 103. ProcTHOR
- 104. SAPIEN: A SimulAted Part-based Interactive ENvironment
- 105. BEHAVIOR-1K
- 106. BridgeData V2
- 106. Habitat 3.0
- 107. Isaac Lab
- 108. DexMV
- 108. MuJoCo Playground
- 109. DexCap
- 109. RT-1: Robotics Transformer for Real-World Control at Scale
- 110. 3D Diffusion Policy (DP3)
- 111. Octo: An Open-Source Generalist Robot Policy
- 112. RT-2: Vision-Language-Action Models Transfer Web Knowledge to Robotic Control
- 113. RT-Trajectory: Robotic Task Generalization via Hindsight Trajectory Sketches
- 114. 3D-VLA
- 116. GR-2: Generative Video-Language-Action Model
- 117. DexVLA
- 117. OpenHelix
- 118. Cosmos World Foundation Model
- 118. OpenVLA-OFT
- 119. RDT-1B: Diffusion Foundation Model for Bimanual Manipulation
- 120. RoboMamba
- 121. SpatialVLA
- 122. TinyVLA
- 123. TraceVLA: Visual Trace Prompting
- 124. Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision
- 125. Flamingo: a Visual Language Model for Few-Shot Learning
- 126. BLIP-2: Bootstrapping Language-Image Pre-training with Frozen Image Encoders and Large Language Models
- 127. BLIP: Bootstrapping Language-Image Pre-training for Unified Vision-Language Understanding and Generation
- 128. DeepSeek-VL: Towards Real-World Vision-Language Understanding
- 129. EVA-CLIP: Improved Training Techniques for CLIP at Scale
- 130. FILIP: Fine-grained Interactive Language-Image Pre-Training
- 131. Florence-2: Advancing a Unified Representation for a Variety of Vision Tasks
- 132. InternVL: Scaling up Vision Foundation Models and Aligning for Generic Visual-Linguistic Tasks
- 133. Improved Baselines with Visual Instruction Tuning
- 134. OBELICS
- 135. Qwen-VL: A Versatile Vision-Language Model for Understanding, Localization, Text Reading, and Beyond
- 136. Sigmoid Loss for Language Image Pre-Training
- 137. What matters when building vision-language models?
- 138. Expanding Performance Boundaries of Open-Source Multimodal Models with Model, Data, and Test-Time Scaling
- 139. The Llama 3 Herd of Models
- 140. LLaVA-NeXT-Interleave
- 141. LLaVA-OneVision: Easy Visual Task Transfer
- 142. Long-CLIP: Unlocking the Long-Text Capability of CLIP
- 143. Pixtral 12B
- 144. Dream to Control: Learning Behaviors by Latent Imagination
- 145. World Models
- 146. DayDreamer
- 147. Mastering Atari with Discrete World Models
- 148. Dreamer V3: Mastering Diverse Domains through World Models
- 149. Transformers are Sample-Efficient World Models
- 150. TWM: Transformer-based World Models
- 151. 1X World Model Challenge
- 153. GAIA-1
- 154. Genie: Generative Interactive Environments
- 155. Navigation World Models
- 156. UniSim
- 157. LeRobot: An Open-Source Library for End-to-End Robot Learning
- 158. CogACT: A Foundational Vision-Language-Action Model for Synergizing Cognition and Action in Robotic Manipulation
- 159. Universal Actions for Enhanced Embodied Foundation Models
- 160. LoHoVLA: A Unified Vision-Language-Action Model for Long-Horizon Embodied Tasks
- 161. AutoRT: Embodied Foundation Models for Large Scale Orchestration of Robotic Agents
- 162. EO-1: Interleaved Vision-Text-Action Pretraining for General Robot Control
- 163. Qwen-VLA: Unifying Vision-Language-Action Modeling across Tasks, Environments, and Robot Embodiments
- 164. RealMirror: A Comprehensive, Open-Source Vision-Language-Action Platform for Embodied AI
- 165. LLaDA-VLA: Vision Language Diffusion Action Models
- 166. Discrete Diffusion VLA: Bringing Discrete Diffusion to Action Decoding in Vision-Language-Action Policies
- 167. Vlaser: Vision-Language-Action Model with Synergistic Embodied Reasoning
- 168. X-VLA: Soft-Prompted Transformer as Scalable Cross-Embodiment Vision-Language-Action Model
- 169. Embodiment Transfer Learning for Vision-Language-Action Models
- 170. HiMoE-VLA: Hierarchical Mixture-of-Experts for Generalist Vision-Language-Action Policies
- 171. Green-VLA: Staged Vision-Language-Action Model for Generalist Robots
- 172. AC^2-VLA: Action-Context-Aware Adaptive Computation in Vision-Language-Action Models for Efficient Robotic Manipulation
- 173. MoS-VLA: A Vision-Language-Action Model with One-Shot Skill Adaptation
- 174. Asynchronous Fast-Slow Vision-Language-Action Policies for Whole-Body Robotic Manipulation
- 175. VLA-Forget: Vision-Language-Action Unlearning for Embodied Foundation Models
- 176. Membership Inference Attacks on Vision-Language-Action Models
- 177. A Survey on Efficient Vision-Language-Action Models
- 178. Survey of Vision-Language-Action Models for Embodied Manipulation
- 179. Embodied AI with Foundation Models for Mobile Service Robots: A Systematic Review
- 180. Toward Embodied AGI: A Review of Embodied AI and the Road Ahead
- 181. RoboNeuron: A Middle-Layer Infrastructure for Agent-Driven Orchestration in Embodied AI
- 182. Embodied Navigation Foundation Model
- 183. MiMo-Embodied: X-Embodied Foundation Model Technical Report
- 184. Open-H-Embodiment: A Large-Scale Dataset for Enabling Foundation Models in Medical Robotics
- 185. AlanaVLM: A Multimodal Embodied AI Foundation Model for Egocentric Video Understanding
- 186. 3D Generation for Embodied AI and Robotic Simulation: A Survey
- 187. DISCO: Language-Guided Manipulation with Diffusion Policies and Constrained Inpainting
- 188. Time-Unified Diffusion Policy with Action Discrimination for Robotic Manipulation
- 189. Learning Diffusion Policy from Primitive Skills for Robot Manipulation
- 190. Trace-Focused Diffusion Policy for Multi-Modal Action Disambiguation in Long-Horizon Robotic Manipulation
- 191. Gaze2Act: Gaze-Conditioned Vision-Language-Action Policies for Interactive Robot Manipulation
- 192. LACY: A Vision-Language Model-based Language-Action Cycle for Self-Improving Robotic Manipulation
- 193. villa-X: Enhancing Latent Action Modeling in Vision-Language-Action Models
- 194. InstructVLA: Vision-Language-Action Instruction Tuning from Understanding to Manipulation
- 195. Discrete Policy: Learning Disentangled Action Space for Multi-Task Robotic Manipulation
- 196. Towards Generalizable Vision-Language Robotic Manipulation: A Benchmark and LLM-guided 3D Policy
- 197. A Survey of Language-Conditioned Robot Manipulation
- 198. SafeEmbodAI: a Safety Framework for Mobile Robots in Embodied AI Systems
- 199. The Essential Role of Causality in Foundation World Models for Embodied AI
- 200. A call for embodied AI
- 201. Toward General-Purpose Robots via Foundation Models: A Survey and Meta-Analysis
- 202. What Breaks Embodied AI Security: LLM Vulnerabilities, CPS Flaws, or Something Else?