原文摘要 · English Abstract
Recent multimodal large language models (MLLMs) have substantially advanced video understanding, yet long-form video QA remains challenging under fixed input token budgets, where uniform sampling can be inefficient for evidence localization. We propose ReQuest, an uncertainty-driven, question-adaptive keyframe selection pipeline that aligns question intent with relevant video content through selective computation. ReQuest integrates (i) a lightweight question-aware selector distilled from MLLM-generated supervision, (ii) Re-thinking Routing that triggers additional inference only when the model is uncertain with a length-adaptive criterion, and (iii) uncertainty-guided adaptive non-maximum suppression that selects temporally diverse frames while adjusting spacing based on question difficulty. As a plug-and-play method, ReQuest improves long-video QA without modifying or fine-tuning the underlying MLLM. Experiments on Video-MME, MLVU, and LongVideoBench demonstrate consistent accuracy gains with competitive computational cost, with particularly strong improvements in medium and long video regimes. The code is available at https://geppa.github.io/ReQuest.
概要
长视频问答在固定的视觉 token 预算下只能看有限帧,均匀采样常错过决定性证据。已有的问题条件选帧分两派:靠 CLIP/SigLIP 算帧-问题相似度的方法便宜,但答案相关物体没出现在问题文字里时就失灵;靠 MLLM 选帧的方法理解更强,却必须先稀疏采样,起点就已丢信息。ReQuest 改用 MLLM 自己的回答当监督信号:先在均匀帧上估出选项概率熵,熵高才触发重思考,再由轻量问题感知选择器对整个视频逐帧打分,用不确定性调制的自适应 NMS 挑出分散的 K 帧送回 MLLM 重答。全程不微调基座模型。
长视频受输入 token 上限约束,必须在帧数与单帧分辨率之间取舍,均匀采样简单却容易漏掉决定性证据。已有的问题条件选帧多用预训练视觉-语言编码器算帧-问题相似度再取 Top-k,但当答案相关的关键物体没有明确出现在问题里时,这类方法缺乏语境理解,检索会失效。改用 MLLM 选帧的方法语义理解更强,却因算力昂贵而依赖多阶段流水线(如 3600→128→32),起始的稀疏采样本身就丢信息。
关键贡献
- 提出一个轻量的「问题感知」帧选择器,用 BLIP 融合的问题-帧表示加一个可学习 score token 回归每帧对答案的贡献,模仿 MLLM 的问题理解能力,从而在问题文字里不含关键物体时也能定位证据。
- 设计用 MLLM 自身回答构造伪标签的流程:对每个时间聚类片段问 MLLM 取正确选项概率,再减去「视觉输入置零」时的基线概率作为该片段的视觉贡献,抵消文本先验带来的偏差。
- 提出 Re-thinking Routing 路由:用选项概率熵衡量不确定性,并按视频长度做阈值修正,只把真正不确定(多发生在长视频)的问题送进重思考分支,另一半问题直接走均匀采样的低成本路径。
- 提出不确定性引导的自适应 NMS 采样:高熵时收缩抑制窗口,允许选中时间上紧密相邻的证据帧;低熵时退化成近似均匀的全局覆盖,从而在同一 K 帧预算下兼顾全局探索与局部精度。
- 在 Video-MME、MLVU、LongVideoBench 上验证插件式增益,并把选择器从 LLaVA-Video 迁移到 LLaVA-OneVision、Qwen3-VL 8B/32B,说明该选择器捕捉的是与基座无关、由问题条件决定的重要性。
方法详解(完整做法)
总体思路
ReQuest 是一条不改动、也不微调基座 MLLM 的插件式流程,分三块:先让 MLLM 在均匀采样的帧上答题并给出各选项概率,用这个概率分布的熵衡量它对当前视频-问题对有多没把握;路由再据此决定「直接输出答案」还是进入重思考。进入重思考后,一个轻量的 BLIP 融合选择器对整个视频逐帧打出问题条件的重要性分数,这些分数与初始熵一起送进自适应 NMS,挑出时间上不冗余的 K 帧,再交回同一个 MLLM 重新推理。整条链路的取舍是:算力只花在真正不确定的问题上,而一旦要花,就做全局逐帧搜索,而不是从一次稀疏采样里再筛。
用伪标签把 MLLM 的回答变成监督信号
选择器要学的是「这一帧对答对这道题贡献多少」,这个量没有人工标注,论文的做法是向 MLLM 本身索取。把视频按时间聚类成片段 ,用该片段作为视觉输入问 MLLM,得到 个选项上的 logits ,softmax 后记为 ;再用一个全零张量当作视觉输入问同一个问题,得到基线分布 。片段的贡献分定义为:
其中 是正确答案的索引。减去基线这一步是整条流水线的关键:全零视觉输入下模型仍可能因为语言先验(题目措辞、常识)而偏向某个选项, 已经把这份先验量化出来,差值剩下的才是真正由画面带来的净影响。否则选择器学到的会是「哪些问题本身容易被猜对」,而不是「哪些画面有用」。
选择器架构与训练时的粒度错配
每个片段先由 BLIP 视觉编码器编码,问题经 BLIP 文本流并与视觉 token 做交叉注意力;与双塔式设计不同,BLIP 的图文交互发生在文本侧融合层里,论文正是取这一层的融合 token 作为片段-问题表示。帧级融合 token 按时间池化成片段级序列 ,前面拼接一个可学习的 score token 得到 ,送入四层轻量 Transformer,取该 token 的末层隐状态 作为聚合表示,再由评分头输出标量:
训练时为省成本,监督信号取在整个片段上算出的 ,损失是 Smooth- 加一个成对排序损失;推理时却把选择器施加到单帧上。这种「片段级训练、帧级推理」的错配是有意为之:
其直觉是评分头作用在「帧-问题融合表示」这一空间里,片段表示只是同空间内的池化结果,因此函数能自然泛化到更细的粒度;而实验结果也确实表明帧级推理更准(65.6 对 62.9),原因是同一片段内真正决定答案的细节会被池化平均掉。
Re-thinking Routing:熵、长度与阈值
路由要回答的是「这道题值不值得多花一次算力」。给定均匀帧下 MLLM 的选项概率向量 ,不确定性取其熵:
单看熵还不够:视频越长,均匀采样天然越不可靠、熵普遍越高,若用固定阈值,长视频会被整片送进重思考。于是引入按长度收缩的阈值,令 为 1 fps 采样后的总帧数(上限 ):
把长度缩放到 ,再线性压低阈值,于是短视频阈值更严、长视频更宽松,方向正是论文想要的。判决本身完全不学习,是纯规则的:
规则化带来的好处是成本可控且行为可解释:调一个 就能在准确率与延迟之间滑动,无需重新训练任何模块;论文实测最优点出现在约对半分流处,全部走重思考或全部走均匀都会掉点。
自适应 NMS:让不确定性决定时间间隔
只有分数还不足以选中 K 帧,还要避免把整段预算堆在同一时刻的相邻帧上。论文在贪心 NMS 上做文章:以基线间隔 为参照,把熵裁剪归一化后映射成一个缩放系数。
有效抑制半径 在熵高时变小——模型不确定,说明决定性证据可能挤在一小段时间里,值得集中火力做局部细看;熵低时 趋近 1、 回到基线间隔,退化成近似全局均匀的覆盖。当 时直接取 。采样循环很简单:每步选中当前分数最高的帧,再抑制其 窗口内的所有候选,重复到凑满 K 帧。它同样不需要任何额外训练,却把「问题有多难」这一信号翻译成了「看多细」这一采样参数。
小结
真正关键的不是选择器有多深,而是让 MLLM 的回答一物两用:既提供伪标签教选择器「哪一帧有用」,又提供熵来决定「这道题需不需要重选、以及按多细的粒度重选」。
实验与关键数据
在 MLVU、LongVideoBench 验证集、Video-MME(无字幕)三个长视频基准上评测,基座为 LLaVA-Video、LLaVA-OneVision 与 Qwen3-VL 8B/32B,最终只向 MLLM 喂 K=32 帧。结论是插件式提升一致、中等与长视频子集收益最大,且额外延迟比纯相似度选帧更低。
关键数据
影响与局限
长视频选帧长期在两条路线间摆动:相似度检索便宜但问题理解浅,MLLM agent 理解深但代价高、且必须先稀疏采样。ReQuest 用「蒸馏 MLLM 回答得到轻量选择器」加「用预测不确定性决定何时值得多算一次」把两者缝合,等于给选帧引入了不确定性这一成本分配信号——不只是选哪些帧,还包括值不值得重选。它不改基座即可套到多种 MLLM 上。
局限与不足
论文没有独立的局限讨论章节,以下几处是读正文可以指出、但作者未展开的。第一,选择器的监督完全来自 LLaVA-Video 的回答, 只是「正确选项概率的提升」这一代理量,与真正的人类标注的证据帧并不等价:若 MLLM 靠语言先验或错误线索猜对,伪标签就会把噪声当成重要性学进去,而且这一步只在多选题设定下定义明确,开放式问答只能改用最大 token 熵这一更粗的替代。第二,路由阈值靠人工调参: 在三个基准上分别取 0.55、0.45、0.3,、、、 也是给定量,论文虽展示了 的扫描曲线,但没有任何自适应标定机制,换数据集需要重新调。第三,代价评估只覆盖 Video-MME 长视频上的 900 道题,且关键帧选择本身需要先把 1 fps 的全视频过一遍 BLIP(100 秒量级,明显高于纯相似度路线),长视频持续增长的场景下这一开销未必可接受。第四,训练数据经「 分布有明显峰值」筛选后只剩 808K 中的 169K,这条筛选线可能系统性地排除了那些答案依赖分散证据、贡献分天然平坦的难题,而这类题目恰恰是长视频最难的。第五,实验只覆盖选择题与三个基准,缺少对时刻定位、多事件计数等更细粒度任务的验证,也没有报告多次运行的方差。