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HunyuanOCR-1.5:让轻量级OCR视觉语言模型更快更强

摘要

我们提出HunyuanOCR-1.5,一个轻量级、端到端的OCR专用视觉语言模型。HunyuanOCR面向广泛的文本中心视觉任务,在单一端到端VLM中统一了文档解析、文本定位、信息抽取、图文翻译和多图文档理解。基于HunyuanOCR-1.0已验证的轻量架构,HunyuanOCR-1.5不重新设计模型骨干,而是围绕两个目标进行系统性升级:使模型更快、更强。在效率方面,我们将DFlash推理加速适配到OCR解码中,显著降低密集文档、表格和公式等长结构化输出的解码延迟,同时保持输出分布。借助DFlash,HunyuanOCR-1.5在Transformer推理中实现6.37倍加速,在vLLM下实现2.14倍加速,在所有轻量级OCR VLM中提供最快的推理速度。在能力方面,我们提出Agentic Data Flow,一个由智能体驱动的数据构建系统,将模型弱点转化为可执行的数据需求,并自主进行材料搜索、质量验证和数据流水线开发。通过该框架,我们显著增强了模型在古文字OCR、细粒度图表和表格解析、多图文本中心问答、低资源多语言解析以及文档幻觉评估等方面的长尾能力。关键的是,HunyuanOCR-1.5在OmniDocBench v1.6上成为顶级端到端OCR解决方案,兼具无与伦比的推理效率和上述长尾领域的新性能里程碑。结合升级的预训练和后训练方案,HunyuanOCR-1.5进一步拓展了模型在高分辨率、长上下文和多任务场景下的能力边界。我们通过面向能力的评估来刻画这些升级,实验表明HunyuanOCR-1.5在保持轻量端到端模型部署优势的同时,实现了更快的推理和更广泛的OCR能力覆盖。我们将向社区发布模型权重和训练代码,以促进OCR专用视觉语言模型的研究、复现和实际应用。

一句话总结

HunyuanOCR-1.5 是由中国科学院、腾讯和南开大学联合推出的轻量级端到端 OCR VLM,结合了 DFlash 解码加速(在 Transformer 上最高可达 6.37×6.37\times6.37× 的加速)与 agent 驱动的数据构建系统,以提升长尾 OCR 能力,在 OmniDocBench v1.6 上取得了最先进的结果,同时保持快速推理。

核心贡献

  • HunyuanOCR-1.5 将 DFlash 投机解码适配到以 OCR 为中心的长输出生成中,在 Transformer 上实现了 6.37× 的推理加速,在 vLLM 下实现了 2.14× 的加速,从而在轻量级端到端 OCR VLM 中达到了最快的推理速度,同时保持了输出分布。
  • 本文引入了 Agentic Data Flow,一个 agent 驱动的数据构建框架,该框架自动将模型弱点转化为可执行的数据需求,并自主进行素材搜索、质量验证和流水线开发,显著增强了在古文字 OCR、细粒度图表和表格解析、多图像文本中心 QA、低资源多语言解析以及文档幻觉评估等方面的长尾能力。
  • 通过升级的预训练和后训练方案,该模型将其能力边界扩展到支持 4K 分辨率感知、128K 上下文理解以及多图像、多任务场景,并在 OmniDocBench v1.6 上确立了顶级的端到端文档解析性能,同时获得了显著的长尾收益。

引言

作者们针对视觉语言模型日益增长的需求,这些模型需要处理超越简单转录的多样化 OCR 任务,例如文档解析、信息抽取、视觉问答和多图像理解。先前的工作通常依赖于级联流水线,这些流水线存在错误传播问题,或者依赖于专注于文档解析的 OCR 专用 VLM,限制了它们的实际应用。在轻量级 HunyuanOCR-1.0 框架的基础上,作者们引入了 HunyuanOCR-1.5,它集成了基于 DFlash 的投机解码以实现更快的长输出生成,以及一个 agent 驱动的数据构建系统(Agentic Data Flow),将能力扩展到低资源 OCR、古文字和多图像推理,在实现显著推理加速的同时取得了最先进的端到端 OCR 性能。

数据集

作者们通过 Agentic Data Flow 系统构建新的训练数据,该系统将模型弱点转化为可执行的数据需求。该系统使用配备工具的 agent 来搜索、清洗和生成数据,然后通过人类反馈迭代优化流水线。生成的数据集针对三个能力缺口:

  • 低资源 OCR 数据:覆盖 331 种语言的合成文本图像。agent 从网络收集多语言语料库和 TTF 字体,测试每种字体的渲染兼容性,并构建一个流水线,在多样化背景上渲染文本,并具有可控的布局和视觉风格。这些数据为多语言感知提供预训练监督。
  • 古文字 OCR 数据:针对七种历史汉字字体的合成图像。agent 为每种字体收集多个 TTF 字体,并收集无文本的背景图像。通过运行 HunyuanOCR-1.0 和 Qwen3.5 对背景进行清洗,以过滤掉带有干扰文本或质量不稳定的图像。合成流水线支持多种书写方向、布局、字体和退化增强。这些数据在预训练期间补充了稀有字符形式。
  • 多图像 QA 数据:源自多页 PDF 的问答对。agent 提取页面级文本和结构信息,将其组织成跨页上下文,并使用强大的文本模型生成需要跨页检索、比较、证据聚合或文档级推理的问题。过滤操作移除了仅凭单页即可回答的问题、与提取的上下文不一致的答案以及缺乏明确文本证据的问题。这些数据将模型扩展到多页文档理解。

额外数据包括从 HunyuanOCR-1.0 失败案例(漏识别、结构混乱、表格解析错误、阅读顺序错误)中挖掘的困难样本以及长尾布局样本。

在训练方案中,这些新的能力数据在第三个预训练阶段(Stage3)与来自 HunyuanOCR-1.0 的历史 OCR 数据混合。该混合保留了现有的 OCR 优势,同时扩展到低资源语言、古文字、多图像理解和困难场景。为了支持新数据,输入规格被扩大到最大图像分辨率 4K 和 128K token 的上下文窗口。

方法

作者们设计 HunyuanOCR-1.5 遵循紧凑、完全端到端的架构。它包含一个原生分辨率视觉编码器、一个自适应 MLP 连接器和一个轻量级语言模型。

参考框架图:

关键升级在于视觉编码器,它基于 Hunyuan-ViT 构建,将最大输入图像分辨率从 2K 扩展到 4K。这种缩放保留了原生宽高比和空间布局,同时捕获更精细的结构细节,这对于处理高密度文档、超大表格和复杂图表至关重要。自适应 MLP 连接器将高分辨率视觉特征压缩为紧凑的 token,同时保持布局敏感性。语言组件是一个轻量级的 Hunyuan-0.5B 模型,配备 XD-RoPE,处理这些 token 以自回归方式生成结构化的 OCR 输出,例如 Markdown 文档、HTML 表格和 LaTeX 公式,无需依赖任务特定的后处理模块。

为了解决文档解析场景中自回归解码的效率瓶颈,作者们采用了 DFlash。该方法使用一个轻量级的块扩散草案模型,在一次并行前向传递中预测一个候选 token 块。给定块大小 BBB,草案模型一次性提出 y^1:B\hat{\mathbf{y}}_{1:B}y^1:B,目标模型并行验证该块并接受最长的有效前缀。在训练期间,目标模型被冻结,仅优化 DFlash 草案模型。对于每个训练序列,目标模型运行一次以缓存其隐藏状态作为条件表示。然后,随机采样 nnn 个锚点位置,每个对应一个独立的块起草任务。这些块被连接起来,并使用 FlexAttention 块对角掩码在单次前向传递中进行训练。

如下图所示:

每个块可以关注其锚点之前的目标隐藏状态以及同一块内的 mask token,而不同块之间保持隔离。作者们优化了一个位置加权的 next-token 交叉熵损失: LDFlash=1Zj=1nk=1B1wk(j)[logpθ(yk(j)h<aj,m1:B(j))],Z=j=1nk=1B1wk(j)\mathcal{L}_{\mathrm{DFlash}} = \frac{1}{Z} \sum_{j=1}^{n} \sum_{k=1}^{B-1} w_{k}^{(j)} \left[ - \log p_{\theta} \left(y_{k}^{(j)} \mid \mathbf{h}_{<a_{j}}, \mathbf{m}_{1:B}^{(j)}\right) \right], \quad Z = \sum_{j=1}^{n} \sum_{k=1}^{B-1} w_{k}^{(j)}LDFlash=Z1j=1nk=1B1wk(j)[logpθ(yk(j)h<aj,m1:B(j))],Z=j=1nk=1B1wk(j) 其中权重 wk(j)w_{k}^{(j)}wk(j) 排除了锚点 token 和无效位置,指数衰减降低了更远位置的损失权重,因为这些位置更难预测。

为了扩展能力边界,作者们引入了由模型弱点驱动的 Agentic Data Flow 系统。

如下图所示:

算法工程师以自然语言提供目标能力需求。该 agent 自主分解任务,确定所需材料、工具调用和质量标准。该 agent 执行三项关键操作。第一,素材搜索与组织,涉及自主调用网络搜索和工具来收集多语言文本语料库、TTF 字体文件和渲染背景等材料。第二,工具辅助的素材清洗与质量验证,涉及调用工具清洗资源,过滤掉带有干扰文本的候选图像,并测试 TTF 文件的渲染兼容性。第三,面向弱点的数据流水线开发与迭代,涉及自主开发数据生产流水线、创建项目、编写脚本,并与工程师交互以根据反馈优化流水线。该系统在低资源 OCR、古文字 OCR 和多图像 QA 数据构建等任务中实例化。

训练流水线分为三个主要阶段:预训练、监督微调(SFT)和强化学习(RL)。在预训练阶段,作者们注入新构建的能力扩展数据,并将输入规格扩大到 4K 分辨率和 128K token 的上下文窗口。SFT 阶段通过优化数据质量、在 SFT 和 RL 之间划分数据以及统一跨任务的提示设计,准备一个干净、组织良好的训练集。RL 阶段使用可验证的奖励推动能力上限。

如下图所示:

作者们构建了一个针对 OCR 能力的奖励系统,由三个互补组件组成。第一个是面向事实性的文档解析奖励,旨在保证事实保真度。它将输出和参考解析为纯文本以及表格和图表等特殊元素。解析奖励的计算方式如下: Rparse=λ1Rtext+λ21Mj=1MRelem(ej)R_{\text{parse}} = \lambda_{1} R_{\text{text}} + \lambda_{2} \frac{1}{M} \sum_{j=1}^{M} R_{\mathrm{elem}} (e_{j})Rparse=λ1Rtext+λ2M1j=1MRelem(ej) 对于表格,使用了 1D-probe 结构奖励和锚点引导的去风格化机制。对于图表,应用 SCRM 计算平均精度均值(mAP),使奖励对顺序排列不变。第二个组件是针对通用 QA 的基于一致性的评判奖励,它使用 LLM-as-a-judge 验证模型响应与高质量参考之间的一致性,为任意 QA 任务提供灵活的评分。第三个组件是用于稳定生成的退化抑制奖励,通过为超过预定义 token 限制或包含重复片段的 rollout 分配零奖励来抑制退化输出。

作者们采用 IcePop,一种 GRPO 风格策略优化的变体,以缓解训练-推理不匹配。优化目标为: JIcePoptok(θ)=Eq,{oi}i=1G[1Zi=1Gt=1oiai,tsi,t(Li,tPG(θ)γDKL,i,t)]\mathcal{J}_{\mathrm{IcePop}}^{\mathrm{tok}}(\theta) = \mathbb{E}_{q, \{o_{i}\}_{i=1}^{G}} \left[ \frac{1}{Z} \sum_{i=1}^{G} \sum_{t=1}^{|o_{i}|} a_{i,t} s_{i,t} \left(\mathcal{L}_{i,t}^{\mathrm{PG}}(\theta) - \gamma \mathbb{D}_{\mathrm{KL},i,t}\right) \right]JIcePoptok(θ)=Eq,{oi}i=1G[Z1i=1Gt=1oiai,tsi,t(Li,tPG(θ)γDKL,i,t)] 其中计算了一个 token 级校准比率,仅保留比率在指定区间内的 token,抑制由训练-推理差异引起的不稳定更新。

实验

HunyuanOCR-1.5 通过面向能力的 OCR 树进行评估,该树验证了核心解析、QA、定位和抽取任务,并新考察了长尾语言、古文字、多图像理解以及通过幻觉基准测试的输出忠实度。基于一致性的评判奖励灵活处理通用 QA 和翻译评分,而 DFlash 投机解码提供了最高 2.14× 的推理加速,在更长的输出上增益更大。边界能力实验表明,在古文字识别、低资源多语言解析、复杂表格和图表解析以及初步的多图像 QA 上取得了最先进的结果,且可见文本的忠实度有所提高,尽管绝对召回率仍然较低。在现有基准上,该模型进一步推进了端到端文档解析和文本定位,保持了翻译和信息抽取性能,并证明了能力扩展不会损害核心 OCR 优势。

HunyuanOCR-1.5 推进了端到端文档解析和文本定位,并引入了对无文本图像的稳健处理以避免幻觉输出。它在信息抽取、视频字幕提取和通用 OCR 感知 QA 上保持了先前性能,同时改善了多语言和多场景文本图像翻译,且未降低印刷文档翻译的质量。在内部无文本图像负样本集上,文本定位准确率从 78.1% 急剧上升到 99.8%,证明了有效抑制了误检。多语言和多场景文本图像翻译得到增强,而英译中印刷文档翻译仍接近前一版本的水平。信息抽取、视频字幕提取和 OCRBench 上的性能得以保持,表明已有的实用 OCR 能力没有损失。全页文档解析在文本、表格和阅读顺序等结构化元素上有所改进,尽管多行公式评估可能因协议不匹配而低估实际收益。

在单请求推理下,DFlash 解码在 OmniDocBench 上显著加速了 HunyuanOCR-1.5,在 vLLM 上实现了 2.14× 的加速,在 Transformers 上实现了 6.37× 的加速。该加速将每个样本的延迟从 3.032 秒降低到 1.408 秒(vLLM),从 34.850 秒降低到 5.474 秒(Transformers),同时在 vLLM 中使 token 吞吐量翻倍以上。Transformers 下更大的增益反映了其自回归基线更接近朴素的逐 token 解码,从而从投机解码中获益更多。DFlash 将 vLLM 延迟降低了 54%(从 3.032 秒到 1.408 秒),并将吞吐量从 466.9 提升到 1002.3 token/s。在 Transformers 下,DFlash 提供了 6.37× 的加速,将延迟从 34.850 秒降低到 5.474 秒。

在 OmniDocBench 上,采用 DFlash 解码的 HunyuanOCR-1.5 实现了最低的每页延迟(1.408 秒)和最高的吞吐量(0.706 页/秒),相比其自回归基线加速 2.14×。两级级联流水线(GLM-OCR、PaddleOCR-VL-1.6)比端到端自回归模型更快,但慢于 DFlash 加速的 HunyuanOCR-1.5,而其他端到端自回归系统则低于基线速度。采用 DFlash 的 HunyuanOCR-1.5 将平均延迟降低到每页 1.408 秒,相比同一模型的自回归模式实现了 2.14× 的加速,使其成为比较中最快的系统。两级方法(GLM-OCR、PaddleOCR-VL-1.6)相对于 HunyuanOCR-1.5 自回归基线分别实现了 1.83× 和 1.71× 的加速,但仍慢于 DFlash 加速的变体。

DFlash 投机解码为 HunyuanOCR-1.5 带来了显著的加速,且增益随着输出长度的增加而增长。在 Transformers 框架下,加速比从短输出的 4.56× 上升到极长输出的 6.67×,而有效接受长度保持在每步 8.3 到 9.3 token 之间。在 vLLM 上,对于测试的短输出范围,加速较为温和,为 1.31×。在 Transformers 上,对于最多 256 token 的输出,DFlash 将延迟从 7.3 秒降低到 1.6 秒,加速 4.56×。对于超过 2048 token 的输出,DFlash 实现了 6.67× 的加速,将延迟从 93.8 秒降低到 14.1 秒。Transformers 上的吞吐量从短输出的 28.1 token/s 提升到 126.1 token/s,从极长输出的 42.9 token/s 提升到 239.2 token/s。在所有输出长度区间中,有效接受长度保持在每投机步 8.3–9.3 token 的狭窄范围内。在 vLLM 下,DFlash 为短输出提供了 1.31× 的加速,将延迟从 0.95 秒降低到 0.72 秒。

DFlash 解码在所有内容类型上一致地降低了延迟并提高了吞吐量。最大的加速出现在表格页面上,在 Transformers 下达到 7.81×,在 vLLM 下达到 2.39×,而表格的有效接受长度峰值达到 10.40 token,表明结构化输出从投机解码中获益最多。DFlash 在表格页面上提供了最大的加速,加速因子分别为 7.81×(Transformers)和 2.39×(vLLM),而文本页面的增益较为温和。表格内容的有效接受长度最高(高达 10.40 token),表明表格密集的页面能够实现更高效的投机解码步骤。

HunyuanOCR-1.5 在文档解析、文本定位、翻译和信息抽取任务上进行了评估,展示了对无文本图像误检的稳健抑制以及改进的全页结构化解析,同时保留了先前的能力。DFlash 投机解码在 OmniDocBench 上进行了评估,带来了显著的延迟降低和吞吐量提升,这些增益随输出长度增长,并在表格等结构化内容上达到峰值。加速后的模型成为与自回归基线和两级级联流水线相比最快的系统,且未牺牲准确性。


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