寫在前面 & 筆者的個(gè)人理解

視覺對(duì)象跟蹤旨在基于初始邊界框在視頻序列中定位目標(biāo)對(duì)象。最近，視覺語言（VL）跟蹤器已經(jīng)提出利用額外的自然語言描述來增強(qiáng)各種應(yīng)用中的通用性。然而，VL跟蹤器在跟蹤性能方面仍然不如最先進(jìn)的視覺跟蹤器（SoTA）。我們發(fā)現(xiàn)，這種劣勢(shì)主要是由于他們嚴(yán)重依賴手動(dòng)文本注釋，其中包括頻繁提供模糊的語言描述。在本文中，我們提出了ChatTracker，利用多模態(tài)大語言模型（MLLM）中豐富的世界知識(shí)來生成高質(zhì)量的語言描述并提高跟蹤性能。為此，我們提出了一種新的基于反射的提示優(yōu)化模塊，通過跟蹤反饋迭代地改進(jìn)目標(biāo)的模糊和不準(zhǔn)確的描述。為了進(jìn)一步利用MLLM產(chǎn)生的語義信息，提出了一種簡(jiǎn)單而有效的VL跟蹤框架，該框架可以很容易地集成為即插即用模塊，以提高VL和視覺跟蹤器的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們提出的ChatTracker實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)有方法相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

總結(jié)來說，本文的主要貢獻(xiàn)如下：

1. 我們提出了ChatTracker，這是一種利用MLLM進(jìn)行視覺對(duì)象跟蹤的新框架。據(jù)我們所知，這是將MLLM納入跟蹤框架的第一項(xiàng)工作。它為現(xiàn)有的視覺和VL跟蹤器提供了即插即用的模塊增強(qiáng)功能，計(jì)算開銷有限。
2. 我們引入了一個(gè)基于反射的提示優(yōu)化（RPO）模塊，以縮小VL跟蹤器和MLLM之間的知識(shí)差距。通過反思跟蹤反饋，RPO模塊可以迭代優(yōu)化MLLM的提示，最終為跟蹤目標(biāo)生成準(zhǔn)確和相關(guān)的描述。與數(shù)據(jù)集中的人工標(biāo)注文本相比，這些描述在跟蹤性能和圖像文本對(duì)齊方面都更優(yōu)越。
3. 我們提出的ChatTracker在多個(gè)跟蹤數(shù)據(jù)集上實(shí)現(xiàn)了SoTA性能。我們進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)，包括消融研究，以證明所提出的方法及其各個(gè)模塊的有效性。

相關(guān)工作回顧

Vision-Language Trackers

視覺語言跟蹤方法Zhou等人、Ma和Wu等人探索了使用語言線索來增強(qiáng)視覺對(duì)象跟蹤。這些方法可以根據(jù)其文本來源進(jìn)行分類：使用手動(dòng)注釋文本的方法和從預(yù)定義詞典生成描述的方法。在第一類中，手動(dòng)注釋文本已被廣泛用于目標(biāo)跟蹤任務(wù)。LaSoT、TNL2K和MGIT等數(shù)據(jù)集為每個(gè)序列提供了手動(dòng)注釋的語言描述。SNLT跟蹤器利用視覺和語言描述來預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)，然后動(dòng)態(tài)組合這些預(yù)測(cè)以產(chǎn)生最終結(jié)果。JointNLT將視覺基礎(chǔ)和自然語言引導(dǎo)的跟蹤相結(jié)合，有效地滿足了這兩個(gè)過程的不同要求。第二類利用預(yù)定義的詞典生成語言描述。CiteTracker精心開發(fā)了一個(gè)類別詞匯表，其中包括目標(biāo)的顏色、紋理和材料等屬性。在跟蹤過程中，它使用CLIP來比較圖像和文本之間的相似性，選擇與圖像非常匹配的文本作為目標(biāo)的描述。與這些方法相反，我們的工作專門采用MLLM來獲取目標(biāo)的精確文本描述。這種方法有效地消除了對(duì)手動(dòng)文本注釋或預(yù)定義詞典的依賴。

Large Language Model in Vision Tasks

大語言模型（LLM），如ChatGPT和Llama是在廣泛的互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模文本上訓(xùn)練的自回歸模型。它們?cè)跈?quán)重中包含了廣泛的世界知識(shí)。最近，GPT-4V發(fā)布，因其出色的多模態(tài)感知和推理能力而立即引起了社區(qū)的關(guān)注。在此之后，使用CLIP模型對(duì)圖像進(jìn)行分類，提高了分類任務(wù)的精度。這些進(jìn)步主要針對(duì)基本的視覺識(shí)別，如分類和檢測(cè)。在這項(xiàng)工作中，我們致力于將LLM中包含的豐富世界知識(shí)整合到視覺對(duì)象跟蹤領(lǐng)域。

ChatTracker方法詳解

所提出的ChatTracker由三個(gè)部分組成：基于反射的提示優(yōu)化（RPO）模塊、語義跟蹤模塊和前景驗(yàn)證模塊。

Reflection-based Prompt Optimization Module

初始化。我們?cè)诘谝粠琁1中的跟蹤目標(biāo)上繪制一個(gè)綠色邊界框，創(chuàng)建一個(gè)新的圖像輸入Im。預(yù)定義的人工提供的提示模板Tinit和Im被輸入到MLLM中，從而對(duì)前景和背景進(jìn)行初始描述：

語義跟蹤模塊還包括一個(gè)現(xiàn)成的單對(duì)象視覺跟蹤器。最后，前景驗(yàn)證模塊通過考慮前景建議、背景建議和模板之間的關(guān)系，選擇置信度最高的前景建議作為跟蹤結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)論

在這項(xiàng)工作中，我們介紹了ChatTracker，這是第一種利用多模態(tài)大語言模型（MLLM）來提高視覺跟蹤性能的方法。我們提出了一種基于反射的提示優(yōu)化（RPO）模塊，通過跟蹤反饋迭代地改進(jìn)目標(biāo)的模糊和不準(zhǔn)確的語言描述。此外，提出了一種簡(jiǎn)單而有效的視覺語言跟蹤框架，作為即插即用的方法來提高現(xiàn)有跟蹤器的性能。在多個(gè)數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們的方法優(yōu)于最先進(jìn)的方法。這表明，將MLLM納入視覺跟蹤對(duì)提高跟蹤性能有顯著效果。