"大道至简"

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• 此项目旨在从0开始，仅用3块钱成本 + 2小时！即可训练出65M参数的超小多模态视觉语言模型MiniMind-V。
• MiniMind-V最小版本体积仅为 GPT3 的约 $\frac{1}{2600}$，力求做到个人GPU也可快速推理甚至训练。
• MiniMind-V是MiniMind纯语言模型的视觉能力额外拓展。
• 项目同时包含了VLM大模型的极简结构、数据集清洗、Pretrain、SFT等全过程代码。
• 这不仅是一个开源VLM模型的最小实现，也是入门视觉语言模型的简明教程。
• 希望此项目能为所有人提供一个抛砖引玉的示例，一起感受创造的乐趣！推动更广泛AI社区的进步！

注：本项目基于 Apache 2.0 协议开源，完全免费。“2 小时” 指 SFT 阶段在单张 NVIDIA 3090 上跑完 1 epoch 的实测耗时，“3 块钱” 指对应时段的 GPU 租用成本。

🔗🤖在线体验 | 🔗🎞️视频介绍

📌 项目介绍

“用乐高拼出一架飞机，远比坐在头等舱里飞行更让人兴奋！” 构建VLM范式的多模态大模型是否真的如想象中那样复杂？它的代码实现到底如何？ 训练过程究竟难不难？那么现在，探索它们的答案，一起感受创造的乐趣吧！

[!TIP] （截至2026-04-20）MiniMind-V 系列已完成了以下型号模型训练，最小仅需65M (0.065B)，即可具备识图和对话的能力！

👉 更新日志

• 更新模型检查点：minimind-3v (65M) / minimind-3v-moe (200M-A65M)
• Projector 更新：添加 LayerNorm，去掉 reshape token 合并（P32 原生 64 token，无需下采样）
• Vision Encoder 换为 SiglipVisionModel（P32，固定 256×256）
• 训练数据切到 ALLaVA-4V（Pretrain 127 万 / SFT 290 万，已合并为单阶段 SFT）
• Freeze 策略更新：freeze_llm=1 解冻首末两层，Pretrain/SFT 默认改为 2/1；max_seq_len 360 → 450
• 其他 bugfix 与小调整

• 新增 minimind-3v (67M) 和 minimind-3v-moe (201M-A67M) 模型
• 统一使用768+8架构，支持dense和moe两种模式
• 视觉编码器从CLIP切换为SigLIP2（siglip2-base-p16-256-ve）
• 投影模块从QFormer改为MLP Projection + reshape压缩
• 数据集格式更新为parquet，混合数据源、更新tokenizer，图像占位符改为<|image_pad|>、新增WebUI：支持动态扫描模型目录、下拉菜单切换模型
• 模型代码重构，LLM/VLM统一适配Transformers格式
• 训练脚本支持DDP多卡、bfloat16混合精度、torch.compile加速

• bug修复：模型权重不对应
• 适配「minimind-1024更新」
• 代码重构：训练和评估脚本规范化
• 新增完整的断点续训支持

2025-04-27

• 兼容性更新
• 适配「minimind仓库新特性」
• 规范化部分代码

2025-02-20

• MiniMind2-V伴随MiniMind2同步更新
• 大幅减少所有冗余代码，规范代码格式
• 大幅精简模型冗余结构
• 更新数据集格式，拓展新的SFT数据集
• 比前代VLM更优秀的效果！

2024-10-05

• MiniMind-V如期而至，首次开源

📌 快速开始

• CPU: Intel(R) Core(TM) i9-10980XE CPU @ 3.00GHz
• RAM: 128 GB
• GPU: NVIDIA GeForce RTX 3090(24GB) * 8
• Ubuntu==20.04
• CUDA==12.2
• Python==3.10.16
• requirements.txt

第0步

# 克隆代码仓库
git clone --depth 1 https://github.com/jingyaogong/minimind-v

# 下载siglip2模型到 ./model 目录下
git clone https://huggingface.co/jingyaogong/siglip2-base-p32-256-ve
# 或
git clone https://modelscope.cn/models/gongjy/siglip2-base-p32-256-ve

# 下载minimind语言模型权重到 ./out 目录下（作为训练VLM的基座语言模型）
# HuggingFace
https://huggingface.co/jingyaogong/minimind-3v-pytorch/blob/main/llm_768.pth
# 国内源
https://modelscope.cn/models/gongjy/minimind-3v-pytorch/resolve/master/llm_768.pth

Ⅰ 测试已有模型效果

1' 环境准备

pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

2' 下载模型

git clone https://huggingface.co/jingyaogong/minimind-3v

3' 命令行问答

# load_from='model': 加载原生PyTorch权重, load_from='其他路径': 加载transformers格式
python eval_vlm.py --load_from model --weight sft_vlm

# 或使用transformers格式模型
python eval_vlm.py --load_from minimind-3v

4' 启动WebUI（可选）

# ⚠️ 须先将 transformers 格式模型文件夹复制到 ./scripts/ 目录下（例如：cp -r minimind-3v ./scripts/minimind-3v），web_demo_vlm 脚本会自动扫描该目录下包含权重文件的子文件夹，如不存在则报错
cd scripts && python web_demo_vlm.py

Ⅱ 从0开始自己训练

1' 环境准备

pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

import torch
print(torch.cuda.is_available())

如果不可用，请自行去torch_stable 下载whl文件安装。参考链接

2' 数据下载

从下文提供的数据集链接 下载所需内容并放到./dataset下。

【注1】之前需解压50万零碎的图像文件可能非常慢。2025-12-27起，数据集格式统一为Parquet，图文一体化存储，体积更小，无需解压，加载更快。

【注2】Parquet是列式存储格式，支持高效压缩和快速读取。如果你对它感到陌生，可以预览数据内容，在dataset/目录下执行python lm_dataset.py可视化前5条图文对

Pretrain 数据（可选；仅包含 caption 子集）：

wget https://hf-mirror.com/datasets/jingyaogong/minimind-v_dataset/resolve/main/pretrain_i2t.parquet

SFT 数据（必须；包含 caption + instruct + 纯文本全量合并）：

wget https://hf-mirror.com/datasets/jingyaogong/minimind-v_dataset/resolve/main/sft_i2t.parquet

SFT 单文件 290 万条已把 Pretrain 作为子集合并，经全局 dictionary encoding 去重后体积只比 SFT 原版多 ~10%，可覆盖所有训练阶段。

3' 开始训练

3.1 Pretrain（可选）

SFT 数据集 sft_i2t.parquet 已把 Pretrain 数据作为子集合并进来，此阶段可跳过，直接 --from_weight llm 进入 SFT 即可；若想让 Projector 提前完成对齐、SFT 收敛更稳，可以提前执行 Pretrain。

# 基础训练命令（从LLM权重开始，仅训练 vision_proj）
python train_pretrain_vlm.py --epochs 2 --from_weight llm

执行 Pretrain，得到 pretrain_vlm_*.pth 作为 Pretrain 的输出权重（其中*为模型的dimension，默认为768）

3.2 SFT（必须）

# 基础训练命令（默认 --freeze_llm 1：解冻 proj + LLM 首尾层，保留中间层原 LLM 知识）
# 若已执行 3.1：--from_weight pretrain_vlm；若跳过 Pretrain：--from_weight llm
python train_sft_vlm.py --epochs 2 --from_weight pretrain_vlm

执行 SFT，得到 sft_vlm_*.pth 作为 SFT 的输出权重

训练特性：

• 支持断点续训：添加--from_resume 1参数可从上次中断处继续训练
• 支持GPU数量变化：续训时GPU数量改变会自动转换step
• 原子性保存：使用临时文件+替换机制，防止保存过程中断导致权重损坏
• 每次保存同时生成out/**.pth（模型权重）和checkpoints/**_resume.pth（训练状态）文件

# 训练中断后，使用相同命令并添加 --from_resume 1
python train_sft_vlm.py --epochs 4 --from_resume 1

参数说明：

• --from_weight: 基础权重名称（llm, pretrain_vlm, none等）
• --save_weight: 保存权重的前缀名
• --from_resume: 是否续训（0=从头开始，1=从检查点继续）
• --freeze_llm: 冻结策略（0=全参可训，1=proj + LLM 首尾层，2=仅训 proj）。Pretrain 默认 2，SFT 默认 1
• 更多可直接参考代码

4' 测试模型效果

确保需要测试的模型*.pth文件位于./out/目录下。 也可以直接去此处下载使用我训练的*.pth文件。

# 测试SFT模型（默认）
python eval_vlm.py --weight sft_vlm

# 测试Pretrain模型
python eval_vlm.py --weight pretrain_vlm

[!TIP] 训练脚本均为 PyTorch 原生框架，均支持多卡加速，假设你的设备有N (N＞1) 张显卡：

单机N卡启动训练方式 (DDP, 支持多机多卡集群)

torchrun --nproc_per_node N train_xxx.py

deepspeed --master_port 29500 --num_gpus=N train_xxx.py

可根据需要开启wandb记录训练过程

# 需要登录: wandb login
torchrun --nproc_per_node N train_xxx.py --use_wandb
# and
python train_xxx.py --use_wandb

通过添加--use_wandb参数，可以记录训练过程，训练完成后，可以在wandb网站上查看训练过程。通过修改wandb_project 和wandb_run_name参数，可以指定项目名称和运行名称。

【注】：25年6月后，国内网络环境无法直连WandB，MiniMind项目默认转为使用SwanLab作为训练可视化工具（完全兼容WandB API），即import wandb改为import swanlab as wandb即可，其他均无需改动。

📌 模型细节

MiniMind-V 的语言主干即孪生项目 minimind 训练得到的 llm_768.pth，LLM 本身的结构、训练细节与实验分析不在本仓库重复，默认读者对 MiniMind LLM 已有基本了解。未接触过也不影响照着“快速开始”跑通 MiniMind-V，流程自洽。

顶部 “从 0 训练” 和 “65M” 两个简化口号在这里也需要说明。“从 0 训练” 指 VLM 本身从零构建（Projection 随机初始化、LLM 首末层微调对齐），但 LLM 主干并非从零 pretrain，而是基于 MiniMind 的语言模型权重续训而来；若要严格意义上的 “完全从零 pretrain”，请先在 MiniMind 训一版 LLM 再迁回本项目。“65M” 指可训练部分的主干规模（LLM ~64M + Projection ~1M）；视觉编码器 SigLIP2 另有 ~95M 参数全程冻结、仅作图像特征提取，因此推理时整机参数量约 160M（dense）/ 294M（MoE）。

VLM 在 LLM 基础上增加 Visual Encoder 和特征投影两个子模块，引入模态混合分支以支持多模态输入：

此处不妨展开想一想两个问题：

• 什么叫做Large Language Model (LLM)？
• 什么叫做多模态模型？

这篇文章完美吻合本人的想法： 大语言模型（LLM）名字虽然带有语言二字，但它们其实与语言关系不大，这只是历史问题，更确切的名字应该是自回归 Transformer 或者其他。LLM 更多是一种统计建模的通用技术，它们主要通过自回归 Transformer 来模拟 token 流，而这些 token 可以代表文本、图片、音频、动作选择、甚至是分子等任何东西。 因此，只要能将问题转化为模拟一系列离散 token 的流程，理论上都可以应用 LLM 来解决。 实际上，随着大型语言模型技术栈的日益成熟，我们可能会看到越来越多的问题被纳入这种建模范式。也就是说，问题固定在使用 LLM 进行『下一个 token 的预测』，只是每个领域中 token 的用途和含义有所不同。

ZJU-LiXi老师同样谈及过类似观点（原话大意如下）： 文本、视频、语音、动作等在人类看来属于「多模态」信号，但所谓的「模态」其实只是人类在信息存储方式上的一种分类概念。 就像.txt和.png文件，虽然在视觉呈现和高级表现形式上有所不同，但它们本质上并没有根本区别。 之所以出现「多模态」这个概念，仅仅是因为人类在不同的感知层面上对这些信号的分类需求。 然而，对于机器来说，无论信号来自何种「模态」，最终它们都只是以一串二进制的「单模态」数字序列来呈现。 机器并不会区分这些信号的模态来源，而只是处理和分析这些序列背后所承载的信息内容。

个人认为Generative Pretrained Transformer (GPT) 比 Large Language Model (LLM)更为贴切， 因此本人表达上更习惯用"GPT"去代表LLM/VLM/类GPT架构的系列模型，而非为了蹭OpenAI的热度。

至此，我们可以用一句话总结GPT的所作所为：

GPT模型根据现有token预测输出下一个下下一个下下下一个token ...，直到模型输出结束符；此处的"token"其实并不需要一定是文本！

> 对于LLM模型，如果需要理解"图片"，我们只要把"图片"作为对一种特殊的从来没见过的"外国语言"，通过"外语词典"翻译后即可作为特殊的语言输入LLM
> 对于LLM模型，如果需要理解"音频"，我们只要把"音频"作为对一种特殊的从来没见过的"外国语言"，通过"外语词典"翻译后即可作为特殊的语言输入LLM
> ...

为了得到MiniMind-V，我们只需要完成这2件事即可：

1. 借助擅长翻译图片的 "外语词典" ，把图片从 "外国语言" 翻译为模型便于理解的 "LLM语言"
2. 训练微调LLM，使其和 "外语词典" 度过磨合期，从而更好的理解图片

"外语词典" 称之为Visual Encoder模型。 和LlaVA、Qwen-VL等视觉语言模型类似，MiniMind-V当前选用开源SigLIP2系列模型作为Visual Encoder。 具体使用siglip2-base-p32-256-ve， 一种基于 ViT-B/32 架构的Visual Encoder用于描述图像文本信息。 当前使用的 SigLIP2 NaFlex 视觉编码器会根据预处理结果生成 64 个 patch token（256×256 图像 / patch_size 32 = 8×8 = 64）作为 encoder 编码层的输入， 最终产生1×768维的嵌入向量用于和文本对计算误差。 我们并不需要最终嵌入表示，因此只取encoder层的输出，也就是VIT核心主干的输出特征即可。 它拿到前一层 64×768 大小的特征，经过 LayerNorm + 2 层 MLP（Linear→GELU→Linear）投影到 LLM 的隐藏维度，最终作为 64 个 visual token 输入 MiniMind-V——这一步完成的就是跨模态特征对齐：让原生视觉特征进入文本 token 所在的语义空间，使两者可以在同一空间里交互。

LlaVA-1使用简单的线性变换完成对齐，LlaVA-1.5升级为2层MLP，MiniMind-V采用与LlaVA-1.5相同的MLP Projection方案（P32 原生输出 64 token，无需额外 reshape 压缩）。

MiniMind-V的主要结构已介绍完毕。

下面，我们简单讨论MiniMind-V的外部输入输出的变化。

VLM的输入依然是一段文本，其中包含特殊的<image>占位符。 在计算文本嵌入后，可以将图像编码器生成的向量投影到该占位符对应的嵌入部分，替换掉原先的占位符embedding。 例如：

<image>\n这个图像中有什么内容？

在minimind-v中，使用64个<|image_pad|>组成的占位符代替图像（SigLIP2 P32 直接输出 64 个 patch token，经 MLP 投影为 64 个 visual token），因此minimind-v的prompt为：

<|image_pad|><|image_pad|>...<|image_pad|>(×64)\n这个图片描述的是什么内容？

计算完embedding和projection，用视觉特征替换掉对应占位符的embedding后，整个计算过程到输出则和LLM部分没有差异。

至此，MiniMind-V的所有细节呈现完毕，VLM模型子类继承自MiniMind，仅做最小变更而产生，核心算法改动< 50行，迁移难度极低，和LlaVA等模型具体实现存在区别，但思路一致。

📌 实验

Ⅰ 数据集

本轮训练用到的图文数据全部来自 ALLaVA-4V 系列。 相比以往从几份 LLaVA 衍生集拼接得到的数据，ALLaVA-4V 的质量更整齐、中英双语原生对照，细粒度描述也更充分。 它由两个子源构成：一份是 LAION 里挑出来的高质量图片（自然图像为主），一份是 VFLAN 指令流里挑出来的图片（文档、图表、合成场景居多）。

• Pretrain（pretrain_i2t.parquet，约 127 万条 / ~64 万张唯一图像）

  • ALLaVA-Caption-LAION-4V 英/中：~47万 + ~44万
  • ALLaVA-Caption-VFLAN-4V 英/中：~19万 + ~17万
  • 任务形式为"请描述这张图片"类的单轮长描述，用于让模型建立视觉 token 到语言 token 的基础对齐。

• SFT（sft_i2t.parquet，约 290 万条 / ~65 万张唯一图像）

  • ALLaVA-Instruct-LAION-4V 英/中：~47万 + ~47万
  • ALLaVA-Instruct-VFLAN-4V 英/中：~19万 + ~17万
  • Instruct-LAION-4v-gemini-claude-ensembled（Gemini/Claude 合成的增广指令）：~5万
  • Instruct-LAION-4oiterative（基于 GPT-4o 迭代润色的指令）：~5万
  • 纯文本对话（保留基础语言能力，图像列填 8×8 黑图占位）：~23万
  • Pretrain caption 数据全量合并（与 pretrain 同源、~99% 图像重叠）：~127万
  • 任务形式混合了"围绕图片的推理式问答"、"caption 长描述"和"纯文本对话"，既考验细节追问/长链条推理，也兼顾图像描述与通用语言能力。

合计约 290 万条样本，Pretrain 阶段可直接跳过（SFT 已把 Pretrain 作为子集吸收）。中英比例大致均衡。 考虑到 MiniMind-V 的语言主干仅 65M，把英文和中文一起喂进去是比较稳妥的做法——中文语料对母语输出更友好，而英文原生描述通常更精细，两者互为补充。

图像统一 resize 到 256×256（与 SigLIP2 NaFlex 编码器的输入规格相对应，P32 产生 64 个 patch token），重新编码为 JPEG 打包进 parquet。

(pretrain_i2t.parquet) Pretrain 数据集格式：

列名: conversations (json string), image_bytes (binary)

conversations 示例:
[
  {"role": "user", "content": "<image>\n请提供对图片的详细文字描述。"},
  {"role": "assistant", "content": "这张图片展示的是一个..."}
]
image_bytes: <图像二进制数据>

(sft_i2t.parquet) 单图 SFT 数据集格式：

列名: conversations (json string), image_bytes (binary)

conversations 示例:
[
  {"role": "user", "content": "根据图片推断这个场景的大致时间？<image>"},
  {"role": "assistant", "content": "从光线和阴影来看..."}
]
image_bytes: <图像二进制数据>

注：sft_i2t.parquet 共约 290 万条数据，其中约 140 万条为图像 instruct 对话、约 127 万条为图像 caption 描述（Pretrain 数据合并而来）、约 23 万条为纯文本对话（t2t，图像列填 8×8 黑图占位，用于保持模型的基础语言能力）。由于 Pretrain 已作为子集并入，可选择跳过 Pretrain 阶段直接进行 SFT。

数据集下载地址：(ModelScope | HuggingFace)

Ⅱ 训练

训练分为两个阶段（Pretrain 可选；SFT 必需），均冻结 Visual Encoder 梯度，仅训练 Projection 和部分 LLM 层。 训练基于 LLM Pretrain 权重初始化，支持 DDP 多卡训练、混合精度（bfloat16）、torch.compile 加速和 swanlab 日志记录。

train_pretrain_vlm（可选）

Pretrain 阶段从约 127 万条图文描述数据中学习图片的通用知识（如鹿是鹿，狗是狗）。 此阶段采用较高学习率（~4e-4），最大序列长度 450，完全冻结 LLM 和 Visual Encoder，仅训练 Projection（--freeze_llm 2）。 目的是让 Projector 干净地完成视觉 token 到语言 token 的基础对齐，不扰动 LLM 原有权重。 由于 SFT 阶段数据已把 Pretrain 全部样本包含为子集，此步骤可选，跳过可节省时间，但先跑一轮 Pretrain 让 Projector 先行对齐，SFT 收敛更稳。

train_sft_vlm

SFT 阶段的数据即前述 sft_i2t.parquet，约 290 万条混合样本，涵盖 Pretrain 继承而来的图文 caption、自然图像上的推理问答、文档/图表的细节问答、Gemini/Claude/GPT-4o 合成的指令，以及约 23 万条纯文本对话（图像列填 8×8 黑图占位）。学习率降到 ~5e-6，最大序列 768。

常见做法是在 SFT 阶段把 LLM 全参解冻，但这通常建立在底座有几 B 参数、且 SFT 数据中混入大量纯文本这两个前提之上。MiniMind-V 的语言主干仅 64M，而当前 SFT 数据中 ~92% 与图像有关，若全参解冻，LLM 原有的通用语言能力极易被图文任务的梯度稀释。

这里采用 --freeze_llm 1：只解冻 Projection 与 LLM 的首、末层，其余 N-2 层保持 Pretrain 时的权重。首层是视觉 token 进入 LLM 后的第一道处理，直接承担跨模态融合；末层影响回答的格式与风格；中间层保留 LLM Pretrain 的知识，不被图文任务的梯度改写。那 23 万条纯文本样本对通用语言能力也起到类似正则的作用。

训练时间和 Loss 走势（仅供参考）

单张 NVIDIA 3090 上，SFT 跑完 1 epoch 实测约 2 小时，dense 与 MoE 用时接近（激活参数规模一致，差异主要来自 expert routing 的额外访存）；Pretrain 数据量约为 SFT 的 45%，单 epoch 耗时按比例粗估即可。按云上 3090 约 1.5 元/小时的行情，SFT 单轮成本落在 3 元上下。

Pretrain [768+8] (dense & moe)

SFT [768+8] (dense & moe)

Ⅲ 模型权重

注：Transformers版本均为单图 SFT 后的MiniMind-V模型

📌 评估

效果测试

Prompt: <image>\n请描述这张图中的主要物体和场景。

效果小结：

两个模型在 6 张样本上均能正确识别主体对象（狗、雨伞、自行车、跑车、超级英雄、赛车），主体识别率均为 6/6，但仍伴随部分重复表述与细节幻觉，整体处于"能看懂大意、细节不够精准"的阶段。

MoE 版本的场景描述更丰富，对背景环境（城市街道、城市天际线、日落渐变色）和物体细节（彩虹色图案、蓝红服装配色、赛车车身标识）的捕捉优于 Dense。Dense 版本在表达简洁性上占优，重复表述更少。两者的幻觉程度接近，均会在局部细节上出现不准确的描述。

视觉信号对 LLM 而言相当于一门特殊的"外语"，"学外语"的上限因此受制于 LLM 自身的语言能力。底座越强，同样的图文数据喂进去收益越大；把 MiniMind-V 的主干换成几 B 量级的 LLM，细节准确度与推理连贯性的提升会相当明显。

未来值得改进的方面：

> 可引入动态分辨率和Tile-based编码（如LLaVA-NeXT），突破固定分辨率限制。
> Visual Encoder可升级为更强的视觉编码器，获取更细粒度的图像特征。
> 拓展多图理解、视频理解和视觉定位（Visual Grounding）能力。
> ...

📌 致谢

[!TIP] 如果您觉得 MiniMind-V对您有所帮助，可以在 GitHub 上加一个⭐
水平有限难免存在未知的纰漏，欢迎所有人在Issues交流指正或提交PR改进项目
您的支持就是持续改进项目的动力，谢谢！

🤝贡献者

😊鸣谢

@xinyanghuang7: 多图vlm分支 | 仓库截至此版本提供

• 排名不分任何先后顺序
• LlaVA
• LlaVA-VL
• Chinese-LLaVA-Vision-Instructions

🫶支持者

🎓 引用

如果您觉得 MiniMind-V 对您的研究或工作有所帮助，请引用：

@misc{minimind-v,
  title = {MiniMind-V: Train a Tiny VLM from Scratch},
  author = {Jingyao Gong},
  year = {2024},
  url = {https://github.com/jingyaogong/minimind-v},
  note = {GitHub repository, accessed 2026}
}

📜 许可协议

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