The rapid progress of artificial intelligence (AI) and computer vision (CV) has facilitated the development of computation-intensive applications like Visual Question Answering (VQA), which integrates visual perception and natural language processing to generate answers. To overcome the limitations of traditional VQA constrained by local computation resources, edge computing has been incorporated to provide extra computation capability at the edge side. Meanwhile, this brings new communication challenges between the local and edge, including limited bandwidth, channel noise, and multipath effects, which degrade VQA performance and user quality of experience (QoE), particularly during the transmission of large high-resolution images. To overcome these bottlenecks, we propose a goal-oriented semantic communication (GSC) framework that focuses on effectively extracting and transmitting semantic information most relevant to the VQA goals, improving the answering accuracy and enhancing the effectiveness and efficiency. The objective is to maximize the answering accuracy, and we propose a bounding box (BBox)-based image semantic extraction and ranking approach to prioritize the semantic information based on the goal of questions. We then extend it by incorporating a scene graphs (SG)-based approach to handle questions with complex relationships. Experimental results demonstrate that our GSC framework improves answering accuracy by up to 49% under AWGN channels and 59% under Rayleigh channels while reducing total latency by up to 65% compared to traditional bit-oriented transmission.


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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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