多模態融合的具體技術包括多種經典與進階方法,主要可分為特徵級、決策級和模型級等不同層次,常見的融合技術與方法如下:
1. 特徵級融合(Feature-level Fusion)
- 直接拼接(Concatenation):將不同模態的特徵向量直接合併為一個高維特徵,最常用且簡單。
- 逐元素操作(Element-wise Operation):如對應位置的特徵相加(sum)、相乘(multiply)、點積等。
- 池化操作(Pooling):對多模態特徵採用最大池化(max-pooling)、平均池化(avg-pooling)等處理。
- 門控機制(Gating Mechanism):通過門控結構動態調節各模態特徵對最終表示的權重。
- 雙線性融合(Bilinear Fusion):將兩個特徵向量進行雙線性交互運算,提取更複雜的關聯信息。
2. 決策級融合(Decision-level Fusion)
- 投票法(Voting):各模態獨立作決策,最終由多數決定輸出。
- 加權平均(Weighted Averaging):對各模態模型結果按權重加權求和。
- 置信度加權(Confidence Weighting):賦予不同模態預測不同的置信度權重。
- 集成學習(Ensemble Learning):融合多個獨立模型結果,如袋裝(bagging)、提升(boosting)方法。
3. 模型級融合(Model-level Fusion)
- 多層感知機(MLP)融合:拼接特徵後用MLP進一步學習非線性融合關係。
- 注意力機制(Attention-based Fusion):動態關注和選擇多模態中的關鍵信息,靈活融合各特徵。
- 交互注意力(Cross-modal Attention):不同模態特徵之間進行注意力交互,實現細緻聯動。
- 編碼器-解碼器(Encoder-Decoder)架構:編碼各模態特徵後進行跨模態解碼和融合。
4. 先進融合策略
- 共訓練(Co-training):不同模態彼此互補提升學習效果。
- 對比學習(Contrastive Learning):拉近同一語義下不同模態的表徵距離,分離無關樣本。
- 圖神經網絡(Graph Neural Network):將多模態特徵建模為圖結構進行關聯融合。
融合前的重要步驟
- 標準化與對齊(如時間同步、空間對齊)
- 特徵映射/投影(將不同模態特徵嵌入到同一空間)
這些多模態融合具體技術讓複雜資料能在特徵層、分類層與整體模型上深度協作,有效彌補單一模態資訊盲區,增強人工智慧系統的理解力和決策能力。