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VisualToolBench 图像评测:模型最常在看图这一步出错

2026-09-01 / 共 2,345 字

Scale AI / arXiv:2510.12712

2025 年 10 月 15 日,Scale AI 发布 VisualToolBench(VTB),一项考察多模态大模型(MLLM)能否主动用工具处理图像的评测。模型需要自己裁剪、翻转或增强图像,再根据处理后的画面作答。论文中的结果显示:在 1204 个开放任务上,最强模型 GPT-5-think 的通过率只有 18.68%;对三个模型的错误抽样则显示,超七成失误出在视觉感知:模型在看图这一步就漏读或认错了信息。

模型要自己决定何时裁图、旋转或提亮

现实里用户上传的照片很少是干净的:旋转、欠曝、杂乱、构图差。处理这些照片时,模型往往需要先把图像转正、放大、提亮,再据此推理。但论文指出,ScienceQA、MathVista、MMMU、ChartQA 等主流基准都把图像作为静态输入,要求模型看图作答,没有要求它主动处理图像。

VTB 补测的就是这种能力。它按四条原则设计任务:关键信息难以直接看清,需要处理图像才能获取;任务贴近真实场景;不明确提示该用什么工具,由模型自己判断何时、怎样调用;以及需要多步组合推理。论文的表 1 把 VTB 与既有基准逐项对照:动态视觉工具、rubric 评分、专家出题、推理、多轮交互,五者同时具备的只有 VTB。

1204 道题,至少让两个模型答错才会入选

VTB 共含 1204 个开放题和 2893 张图,在五个领域中的分布大致均衡:STEM 238 题(19.7%)、医疗 238 题(19.7%)、金融 243 题(20.2%)、体育 240 题(20.0%)、通用 245 题(20.4%)。单轮 603 题、多轮 601 题,后者涵盖追问澄清(Follow-up Test)、跨图时序推理(Temporal Reasoning)和逐步递进的推理(Progressive Reasoning),平均每题 2 到 5 轮对话。

所有题目由具有领域专长的人类作者撰写,再经过多轮筛选:培训→出题→用 o3、Gemini-2.5-pro、o4-mini 三个模型预评分→双重独立审查。一条硬门槛是:至少两个模型答错,题目才被保留。作者还要为每题提供参考答案、参考工具轨迹和评分细则,确保处理图像是解题的必要步骤。

从公开数据集里能直接看到题目长什么样:读一张工程图纸的"料号尺寸列"算出两个零件的直径和;把一张倒置的棋盘裁正后判断白方能否一步将杀;或是在一张被蓝色污渍遮挡的血型表里推断亲子血型组合。这些题的关键信息都藏在需要被定位、放大、翻转才能读出的细节里。

答案必须满足全部关键评分项,才算通过

VTB 给模型一个含六个工具的标准化接口:核心是 python_image_processing(可做裁剪、旋转、翻转、亮度/对比度调整、增强,并反复将处理结果返回给模型),辅以 Python 解释器、网页搜索、计算器、网页文本提取和历史天气查询。每题最多 20 次工具调用,而人类参考答案通常不到 5 次,可用来比较模型与人类处理图像的效率。

评分使用 7777 条细则(rubric),覆盖视觉理解、真实性、指令遵循、推理、表达五个维度。每条细则被赋予 1 到 5 的权重,权重 4 或 5 的细则被标为"关键项":只有当一条回答满足全部关键项,才计入通过率(APR,Average Pass Rate);此外,ARS(Average Rubric Score)允许答案获得部分分数,按满足细则的加权比例计算。为支撑大规模评测,评分由 o4-mini 自动完成,与人工标注的整体对齐率为 88.1%——客观细则达 91.7%,主观细则只有 74.0%。

抽样错误中,超七成出在视觉感知

论文评测了 16 个带函数调用能力的模型。GPT-5-think 以 18.68% 的 APR 登顶,GPT-5 为 16.96%、o3 为 13.74%;11 个模型低于 10%。开源模型里最好的 Llama4-Scout 只有 1.58%、Llama4-Maverick 1.41%,与最强闭源相差约一个数量级。多轮任务整体比单轮更难,因为错误会在 2 到 5 轮对话里累积。

错误分析进一步区分了模型在哪一步出错:对 GPT-5、Gemini-2.5-pro、Claude-opus-4.1 三个模型抽样,视觉感知错误分别占 71.73%、78.01%、82.11%,而推理错误只有 9% 到 12%,计算错误更是普遍低于 6%。这意味着,在这些抽样错误中,模型更常在读取图像信息时就已出错,后续推理也就失去了可靠依据。

工具使用数据进一步印证这一点。调用量不是越多越好:o3 总共调了 16116 次工具,成绩却不如只调 10212 次的 GPT-5;Claude 系列的工具调用主动性高达约 95%,APR 却普遍低于 6.5%。消融实验显示,去掉工具后 GPT-5 掉 11 到 14 个百分点,而 Gemini-2.5-pro 反而提升 2.7 个百分点——作者推测,前者靠迭代图像编辑补偿较弱的原生感知,后者原生视觉更强、却因不必要地调用工具而受损。python_image_processing 是使用最频繁的工具,在 GPT-5 上占全部工具调用的 92%。

后续榜单成绩提高,通过率仍不足一半

VTB 官方榜单仍在持续更新。在后续榜单中,榜首是 Muse Spark 1.1(约 44.77% APR),其后是 GPT-5.4(29.17%)、Gemini-3.1-Pro(28.97%),论文时的最强模型 GPT-5-think(18.68%)已落到第六名附近。这期间最好成绩提高到约 2.4 倍,但通过率仍不足一半,模型借助工具读取图像的能力还有提升空间。

这些成绩也有局限:评分依赖 LLM-as-judge,主观细则的对齐率(74.0%)明显偏低;数据与评测均由 Scale AI 单方构建,结果尚无大规模第三方复现;模型持续针对榜单优化,也可能造成对这项基准的过度拟合。对 AI 从业者而言,把多模态模型用于读图和辅助决策时,需要单独检查它能否准确获取图像信息;后续推理再复杂,也难以弥补一开始就读错的内容。

来源

  • Beyond Seeing: Evaluating Multimodal LLMs on Tool-Enabled Image Perception, Transformation, and Reasoning(Scale Labs 论文页) · Scale AI
  • Beyond Seeing: Evaluating Multimodal LLMs on Tool-Enabled Image Perception, Transformation, and Reasoning(arXiv) · arXiv
  • VisualToolBench(Hugging Face 数据集) · Hugging Face
  • VisualToolBench (VTB) Leaderboard · Scale Labs

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