DiffSLT:基于扩散模型增强手语翻译多样性的创新框架

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Pattern Recognition Letters 3.9

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  为解决手语翻译(SLT)中因过度追求准确性导致输出单一化的问题,研究人员提出首个基于扩散模型的免标注框架DiffSLT,通过Guidance Fusion Module整合多级时空特征,结合伪标注技术(DiffSLT-P)缩小模态差距。实验证明该方法在PHOENIX14T和CSL-Daily数据集上实现SOTA性能,显著提升翻译多样性与准确性,为SLT的实际应用提供新范式。

  

手语作为聋人群体主要交流方式,其翻译技术长期面临模态鸿沟与数据稀缺的挑战。传统方法依赖专家标注的gloss(手语词注释),但精确标注成本高昂,且现有模型过度追求BLEU/ROUGE等指标,导致翻译结果机械单一。韩国国立研究基金会支持的研究团队发现,现有SLT模型在训练中会丧失语义多样性(见图2的t-SNE可视化),这严重限制了实际场景的适用性。

为解决这一难题,研究人员创新性地将扩散模型引入SLT领域,提出DiffSLT框架。该框架通过30步迭代的逆向去噪过程,将随机噪声转化为目标语句的潜在表征,同时设计Guidance Fusion Module(GFM)强化视频时空特征的融合。改进版DiffSLT-P额外引入视觉特征预测的伪gloss,有效缩小视觉-文本模态差距。

关键技术包括:1) 基于PHOENIX14T和CSL-Daily数据集的跨模态对比学习;2) 多级时空特征提取与GFM融合;3) 潜在扩散模型(LDM)的渐进式去噪策略;4) 伪gloss辅助的条件生成机制。

主要结果

  1. 多样性提升:t-SNE分析显示DiffSLT预测结果在文本嵌入空间分布更广,Distinct-n指标提升23.7%,证明其能生成更丰富的语法变体。
  2. 准确性突破:在PHOENIX14T测试集上ROUGE-L达53.21,较GFSLT提升4.62个点,首次实现多样性-准确性的双重优化。
  3. 模态鸿沟分析:DiffSLT-P通过伪gloss将跨模态对齐误差降低38%,验证文本引导对语义保持的关键作用。

讨论与展望
尽管DiffSLT单次推理耗时0.8秒(较传统模型高12倍),但其开创性地证明扩散模型在SLT领域的潜力。未来可通过知识蒸馏优化推理效率,结合大语言模型(LLM)增强上下文建模。该研究为突破手语翻译"单一输出困境"提供新思路,对促进聋健沟通平等具有重要社会意义。

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