VLMEvalKit 评测实践:InternVL2 VS Qwen2VL

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一、InternVL2简介

InternVL2是由上海人工智能实验室OpenGVLab发布的一款多模态大模型，其中文名称为“书生·万象”。该模型在多学科问答（MMMU）任务上表现出色，成为国内首个在该任务上性能突破60的模型，被誉为开源多模态大模型性能的新标杆。

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InternVL2主要功能

InternVL 2.0 具有各种指令调整模型，范围从 10 亿到 1080 亿个参数。与最先进的开源多模态大型语言模型相比，InternVL 2.0 超越了大多数开源模型。它在各种功能上展示了与专有商业模式相当的竞争性能，包括文档和图表理解、信息图表 QA、场景文本理解和 OCR 任务、科学和数学问题解决，以及文化理解和集成多模式功能。
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InternVL 2.0 使用 8k 上下文窗口进行训练，并利用由长文本、多张图像、医疗数据和视频组成的训练数据，与 InternVL 1.5 相比，它显着提高了处理这些类型输入的能力。
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如图所示，InternVL2 采用与 InternVL 1.5 相同的架构，特别是各种现有研究中引用的 ViT-MLP-LLM 配置。

InternVL2模型在多个基准测试中表现优异，例如在中文多模态大模型SuperCLUE-V基准测试中，InternVL2-40B模型获得了70.59分，排名第二。这表明该模型在处理多模态数据和跨学科问题方面具有较高的能力。

其使用方法可以参考：Welcome to InternVL’s tutorials! — internvl

二、Qwen2VL简介

Qwen2-VL是阿里巴巴达摩院开源的视觉多模态A!模型，具备高级图像和视频理解能力。Qwen2-VL支持多种语言，能处理不同分辨率和长宽比的图片，实时分析动态视频内容。Qwen2-VL在多语言文本理解、文档理解等任务上表现卓越，适用于多模态应用开发，推动了AI在视觉理解和内容生成领域的进步。
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Qwen2-VL主要增强功能

SoTA 理解各种分辨率和比例的图像：Qwen2-VL 在视觉理解基准上实现了先进的性能，包括 MathVista、DocVQA、RealWorldQA、MTVQA 等。
理解20分钟以上的视频：借助在线流媒体功能，Qwen2-VL可以通过基于高质量视频的问答、对话、内容创作等来理解20分钟以上的视频。
可以操作手机、机器人等的智能体：Qwen2-VL具有复杂的推理和决策能力，可以与手机、机器人等设备集成，基于视觉环境和文本指令进行自动操作。
多语言支持：为了服务全球用户，除了英语和中文之外，Qwen2-VL现在支持图像内不同语言文本的理解，包括大多数欧洲语言、日语、韩语、阿拉伯语、越南语等。

通义千问团队以 Apache 2.0 协议开源了 Qwen2-VL-2B 和 Qwen2-VL-7B，并发布了 Qwen2-VL-72B 的 API。开源代码已集成到 Hugging Face Transformers、vLLM 和其他第三方框架中。

其使用方法可以参考：https://qwenlm.github.io/zh/blog/qwen2-vl/

三、VLMEvalKit简介

VLMEvalKit是一个专为大型视觉语言模型评测设计的开源工具包。它支持在各种基准测试上对大型视觉语言模型进行一键评估，无需进行繁重的数据准备工作，使评估过程更加简便。VLMEvalKit适用于图文多模态模型的评测，支持单对图文输入或是任意数量的图文交错输入。它通过实现70多个基准测试，覆盖了多种任务，包括但不限于图像描述、视觉问答、图像字幕生成等。
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VLMEvalKit的主要用途包括以下几个方面：

多模态模型评估：VLMEvalKit旨在为研究人员和开发人员提供一个用户友好且全面的框架，以评估现有的多模态模型并发布可重复的评估结果。它支持多种多模态模型和评测集，包括闭源和开源模型，以及多个多模态基准数据集。
模型性能比较：通过VLMEvalKit，用户可以轻松比较不同多模态模型在各种任务上的性能。该工具包提供了详细的评测结果，并支持将结果发布在OpenCompass的多模态整体榜单上。
便捷的一站式评测：VLMEvalKit支持一键式评测，无需手动进行数据预处理。用户只需一条命令即可完成对多个多模态模型和评测集的评测。
易于扩展：VLMEvalKit框架支持轻松添加新的多模态模型和评测集。用户可以根据需要添加新的模型或评测集，并确保原有的评测集和模型仍然适用于新的模型或评测集。
支持多种模型和评测集：VLMEvalKit支持超过三十个开源多模态模型和十余个开源多模态评测集，包括GPT-4v、GeminiPro、QwenVLPlus等主流模型和MME、MMBench、SEEDBench等评测集。
提供定量与定性结果：VLMEvalKit不仅提供定量评测结果，还支持对模型的定性分析，帮助用户了解模型在特定任务上的表现和不足之处。

四、使用 VLMEvalKit 评测 InternVL2 及 Qwen2VL

使用VLMEvalKit进行评测需要进行以下步骤：

环境准备用以下命令安装依赖：

# 基于conda环境
conda create -n vlmeval python=3.10
conda activate vlmeval
conda install pytorch==2.0.1 torchvision==0.15.2 torchaudio==2.0.2 pytorch-cuda=11.7 -c pytorch -c nvidia -ygit clone https://github.com/open-compass/VLMEvalKit.git
cd VLMEvalKit
pip install -e .

注意：

某些 VLM 可能无法在某些特定的 transformers 版本下运行，参考以下设置来评估对应的VLM:

请用 transformers==4.33.0 来运行: Qwen series, Monkey series, InternLM-XComposer Series, mPLUG-Owl2, OpenFlamingo v2, IDEFICS series, VisualGLM, MMAlaya, ShareCaptioner, MiniGPT-4 series, InstructBLIP series, PandaGPT, VXVERSE.
请用 transformers==4.37.0 来运行: LLaVA series, ShareGPT4V series, TransCore-M, LLaVA (XTuner), CogVLM Series, EMU2 Series, Yi-VL Series, MiniCPM-[V1/V2], OmniLMM-12B, DeepSeek-VL series, InternVL series, Cambrian Series, VILA Series, Llama-3-MixSenseV1_1, Parrot-7B, PLLaVA Series.
请用 transformers==4.40.0 来运行: IDEFICS2, Bunny-Llama3, MiniCPM-Llama3-V2.5, 360VL-70B, Phi-3-Vision, WeMM.
请用 transformers==latest 来运行: LLaVA-Next series, PaliGemma-3B, Chame``3``leon series, Video-LLaVA-7B-HF, Ovis series, Mantis series, MiniCPM-V2.6, OmChat-v2.0-13B-sinlge-beta, Idefics-3, GLM-4v-9B, VideoChat2-HD.

修改文件

在$VLMEvalKit/vlmeval/config.py文件中设置在 VLMEvalKit 中支持的 VLM 名称，以及模型路径。

如果你的电脑上面没有该模型的模型文件，则需要自己下载，然后更改模型路径，也可以不修改，在运行模型评测命令的时候会自动下载模型文件。
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注：默认下载使用的是Huggingface，需要进行科学上网，也可以使用modelscope将模型下载到本地，然后更改路径。

将所要评测的模型路径设置好以后就可以开始评测了。

模型评测

模型评测时可以使用 python 或 torchrun 来运行脚本，使用 python 运行时，只实例化一个 VLM，并且它可能使用多个 GPU。使用 torchrun 运行时，每个 GPU 上实例化一个 VLM 实例，这可以加快推理速度。

这里我们在 MME 上进行推理和评估。

MME涵盖了感知和认知能力的考察。除了OCR外，感知包括对粗粒度和细粒度对象的识别。前者识别对象的存在、数量、位置和颜色。后者识别电影海报、名人、场景、地标和艺术作品。认知包括常识推理、数值计算、文本翻译和代码推理。总共有14个子任务。

使用以下命令开始推理和评估：

torchrun --nproc-per-node=2 run.py --data MME --model qwen2vl --verbose

torchrun --nproc-per-node=2 run.py --data MME --model InternVL2-2B --verbose

参数解释：

--data (list[str]): 设置在 VLMEvalKit 中支持的数据集名称（在 vlmeval/utils/dataset_config.py 中定义）
--model (list[str]): 设置在 VLMEvalKit 中支持的 VLM 名称（在 vlmeval/config.py 中的 supported_VLM 中定义）
--mode (str, 默认值为 'all', 可选值为 ['all', 'infer'])：当 mode 设置为 “all” 时，将执行推理和评估；当设置为 “infer” 时，只执行推理
--nproc (int, 默认值为 4): 调用 API 的线程数
--work-dir (str, default to '.'): 存放测试结果的目录
--nframe (int, default to 8): 从视频中采样的帧数，仅对视频多模态评测集适用
--pack (bool, store_true): 一个视频可能关联多个问题，如 pack==True，将会在一次询问中提问所有问题

命令运行以后大约需要半小时的时间完成评测，评估结果将作为日志打印出来。此外，结果文件也会在目录 $YOUR_WORKING_DIRECTORY/{model_name} 中生成。以 .csv 结尾的文件包含评估的指标。

Qwen2VL的MM``E数据集的评估结果如下：

perception	reasoning	OCR	artwork	celebrity	code_reasoning	color	commonsense_reasoning	count	existence	landmark	numerical_calculation	position	posters	scene	text_translation
1467.736194	411.7857143	65	142	140.5882353	92.5	165	99.28571429	135	190	171.25	50	138.3333333	161.5646259	159	170

InternVL2的MME数据集的评估结果如下：

perception	reasoning	OCR	artwork	celebrity	code_reasoning	color	commonsense_reasoning	count	existence	landmark	numerical_calculation	position	posters	scene	text_translation
1452.857643	420.7142857	95	146.25	118.5294118	87.5	168.3333333	110.7142857	143.3333333	200	155	45	145	128.9115646	152.5	177.5

4.结果分析

通过对Qwen2-VL-2B-Instruct_MME_score.xlsx和InternVL2-2B_MME_score.xlsx两个表格中的大模型分数进行比较，我们可以观察到以下差异：

整体分数对比：两个模型在各项能力上的平均分数存在细微差异，但整体趋势相似，均表现出较高的综合能力。两个模型在多项能力上均表现出较高的水平，但在具体任务上各有侧重。Qwen2-VL-2B-Instruct在感知、名人识别和代码推理方面表现更佳，而InternVL2-2B则在OCR、艺术作品识别和推理能力上有所领先。
具体能力项差异：
1. Perception（感知能力）：InternVL2-2B的分数（1452.86）略低于Qwen2-VL-2B-Instruct（1467.74），表明在图像或文本等基础信息的理解能力上，后者略胜一筹。
2. Reasoning（推理能力）：InternVL2-2B的分数（420.71）略高于Qwen2-VL-2B-Instruct（411.79），这可能意味着在处理复杂逻辑和关系推理时，InternVL2-2B更具优势。
3. OCR（光学字符识别）：InternVL2-2B的分数（95）明显高于Qwen2-VL-2B-Instruct（65），显示出更强的文本识别和提取能力。
4. Artwork（艺术作品识别）：InternVL2-2B的分数（146.25）略高于Qwen2-VL-2B-Instruct（142），表明在艺术作品的识别和理解上，前者稍有优势。
5. Celebrity（名人识别）：Qwen2-VL-2B-Instruct的分数（140.59）高于InternVL2-2B（118.53），反映出在名人识别能力上，后者稍显不足。
6. Code Reasoning（代码推理）：Qwen2-VL-2B-Instruct的分数（92.5）略高于InternVL2-2B（87.5），显示出在处理代码和逻辑推断上的微弱优势。
7. 其他能力项：如Commonsense Reasoning（常识推理）、Count（计数）、Existence（存在性判断）、Landmark（地标识别）、Numerical Calculation（数值计算）、Position（位置识别）、Posters（海报识别）、Scene（场景识别）和Text Translation（文本翻译）等，两个模型各有优势，但差异不大。