Visual Grounding (VG) in VQA refers to a model's proclivity to infer answers based on question-relevant image regions. Conceptually, VG identifies as an axiomatic requirement of the VQA task. In practice, however, DNN-based VQA models are notorious for bypassing VG by way of shortcut (SC) learning without suffering obvious performance losses in standard benchmarks. To uncover the impact of SC learning, Out-of-Distribution (OOD) tests have been proposed that expose a lack of VG with low accuracy. These tests have since been at the center of VG research and served as basis for various investigations into VG's impact on accuracy. However, the role of VG in VQA still remains not fully understood and has not yet been properly formalized. In this work, we seek to clarify VG's role in VQA by formalizing it on a conceptual level. We propose a novel theoretical framework called "Visually Grounded Reasoning" (VGR) that uses the concepts of VG and Reasoning to describe VQA inference in ideal OOD testing. By consolidating fundamental insights into VG's role in VQA, VGR helps to reveal rampant VG-related SC exploitation in OOD testing, which explains why the relationship between VG and OOD accuracy has been difficult to define. Finally, we propose an approach to create OOD tests that properly emphasize a requirement for VG, and show how to improve performance on them.


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视觉问答(Visual Question Answering,VQA),是一种涉及计算机视觉和自然语言处理的学习任务。这一任务的定义如下: A VQA system takes as input an image and a free-form, open-ended, natural-language question about the image and produces a natural-language answer as the output[1]。 翻译为中文:一个VQA系统以一张图片和一个关于这张图片形式自由、开放式的自然语言问题作为输入,以生成一条自然语言答案作为输出。简单来说,VQA就是给定的图片进行问答。

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