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基于参考滑动窗口注意力的无限OCR长文档一次性解析

类型:热点整理2026-07-17
百度团队提出UnlimitedOCR方案,将解码器全量注意力替换为参考滑动窗口注意力(R-SWA),使KVcache恒定不再膨胀,在32K最大长度下可一次性解析数十页文档。单页评测达端到端SOTA,长程解析无重复循环,推理吞吐量比DeepSeekOCR高35%,且可迁移至ASR、翻译等长程任务。

端到端OCR这一轮技术热潮,持续的时间最多也就两年。以DeepSeek OCR为代表的方案,将超大规模语言模型直接当作解码器使用,借助语言先验知识,确实大幅提升了识别精度。但必须正视其代价:输出序列越长,KV cache就随之不断膨胀,显存消耗越来越大,解码延迟也越来越高。这种结构上的缺陷是根深蒂固的。

现有模型的应对方式也很直接——采用类似for循环的逐页处理机制,每处理完一页就清空记忆,再切换到下一页。说白了,这只是一个工程层面的临时补丁,并非真正意义上的长程理解能力。

反观人类。抄写一本书时,你会持续回头去查看所有写过的内容吗?不会。注意力只集中在三件事上:正在抄的原文、刚写下的几行字、以及接下来要落笔的那个字。更早写过的内容,会自然地被“软遗忘”淡出记忆。正是依靠这套认知机制,人才能在极低的认知负荷下完成数百页的连续转录。

受此启发,百度团队提出了一种名为“无限OCR”(Unlimited OCR)的方案。他们将解码器中所有的注意力层,全部替换为“参考滑动窗口注意力”(Reference Sliding Window Attention,简称R-SWA)。核心效果是:注意力计算开销大幅降低,同时在整个解码过程中,KV cache被固定在一个恒定值内,不再无限膨胀。

论文链接:https://arxiv.org/pdf/2606.23050
GitHub地址:https://github.com/baidu/Unlimited-OCR

根据论文的描述,他们将DeepSeek OCR编码器的高压缩率,与这种恒定KV cache的设计结合,结果就是Unlimited OCR可以在标准32k最大长度限制下,单次前向传播就把几十页文档一次性转录完成。

更关键的是,R-SWA是一种通用的解析注意力机制。除了OCR,它同样适用于ASR、翻译等同样需要参考输入的长程任务。

R-SWA的设计逻辑

标准的多头注意力(MHA)依赖全量KV cache,输出token数线性增长,cache也随之同比例扩大。对于一本需要输出十万个token的多页文档,KV cache会无限膨胀,推理速度也越来越慢。这正是当前所有端到端OCR模型无法一次性解析整本书的根本原因。

R-SWA将注意力拆分为两段:参考段(reference)和解码滑动窗口(decode window)。

参考段中存放视觉token和提示词(prompt),整个解码过程中始终保持全局可见,且不参与状态转移——视觉特征仅编码一次,后续完全静止。这一设计巧妙地避免了普通滑动窗口注意力(SWA)的缺陷:如果也将视觉token纳入滑动循环,会导致“视觉特征逐步模糊”,越往后越难以分辨。R-SWA直接解决了这个问题。

解码滑动窗口的宽度固定为n(默认128),以因果方式向右滑动。每生成一个新token,最早进入窗口的那个token的KV就被移除。解码侧的KV cache规模,始终被限制在一个固定容量内,不会随输出长度线性增加。

这张图直观对比了R-SWA与标准全量注意力的KV cache。在长序列解码时,差异尤为显著。当输出token数远超窗口宽度,R-SWA的cache占用量收敛到一个有界常数,而MHA则是无上限增长。这种差距会随着输出长度越拉越大,正是R-SWA能够实现近乎无限推理的理论基础。

Unlimited OCR沿用了DeepSeek OCR的DeepEncoder编码器。该模块将SAM-ViT与CLIP-ViT级联,并在衔接处进行16× token压缩,一张1024×1024的PDF页面最终只产生256个视觉token。如此高的压缩率意味着:同时输入几十页文档,prefill阶段的视觉token总量也仍然在可控范围内。DeepEncoder负责压缩视觉端,R-SWA稳住解码端,两者结合,支撑起了Unlimited OCR在32K最大长度限制下一次性解析数十页的能力。

上图展示了Unlimited OCR的整体架构。

实验结果

1.单页文档:达到端到端SOTA

研究团队在OmniDocBench v1.5和v1.6上进行了评测,与当前主流的端到端VLM方案做了系统性对比。在v1.5上,Unlimited OCR(3B-A0.5B)取得了93.23的Overall分数,比DeepSeek-OCR高出6.22。在v1.6上,Unlimited OCR以93.92%的Overall分数直接拿下端到端方案的SOTA,超越了Logics-Parsing-v2(93.33%)和FireRed-OCR(93.26%)等同期工作。

更细致的对比来自OmniDocBench v1.5涵盖的9种文档类型——学术论文、书籍、考卷、杂志、报纸、便签等。逐类别来看,Unlimited OCR在所有类别、所有指标上均优于DeepSeek OCR,并且在9项文字编辑距离和阅读顺序指标中,有7项超过了DeepSeek OCR 2。这表明R-SWA的引入带来了无损增益,没有任何代价。

2.长程解析:多页一次性转录

这才是Unlimited OCR区别于所有现有模型的关键能力。研究团队自己构建了一个内部测试集,收录了小说、学术文档和论文,按页数分为2、5、10、15、20、40+页六档,每档至少10本,用于评估多页一次性解析的质量。

Distinct-n用来衡量生成文本中不重复n-gram的比例,是检测长程生成是否陷入循环重复的重要指标。即使在40页以上的场景,Distinct-35仍然达到了96.90%,编辑距离保持在0.11以内。研究团队特别指出,该场景下出现的误识别,主要来自PDF里的小字体文本在1024×1024分辨率下本身就模糊,与R-SWA在长程推理中失去方向无关。

3.推理效率

在推理吞吐量(TPS)方面,随着输出序列变长,DeepSeek OCR的TPS持续下滑:输出6000个token时下降到5822.87 TPS,而Unlimited OCR稳定在7847.71 TPS,领先约35%。

在单页OmniDocBench评测场景下,Unlimited OCR的吞吐量也比DeepSeek OCR高出12.7%(5580 vs. 4951 TPS)。每一步Flash Attention v3 kernel的调用延迟,在Unlimited OCR中始终保持平稳;而在DeepSeek OCR中,延迟随着解码步骤线性增加,并在KV cache跨越某个对齐边界时才会出现骤降。

不足与未来方向

实事求是地说,研究团队自己也没有回避:目前的Unlimited OCR,在有限上下文长度(如32K)下,并未实现真正意义上的“无限”解析。因为prefill端的长度仍然受到上下文窗口的约束——输入页数一多,prefill阶段的视觉token总量也会随之累积,不可能无限制。

短期计划是将最大训练上下文扩展到128K,支持更多页面一次性prefill。长期目标则是构建一个prefill池,让模型能够自动按需读取KV片段,模拟人翻页时的记忆检索行为,这才有可能实现真正的无限解析。

此外,他们也有计划将R-SWA迁移到自动语音识别(ASR)和翻译等同样需要参考输入的长程任务上。

Unlimited OCR揭示了一个核心结论:在端到端模型的解码器里,将全量注意力完整替换为R-SWA,对解析任务完全无损。这实际上提供了一条用有限资源撬动长程推理能力的实用路径。将KV cache从随解码长度无限增长,转变为有界常数——这一改变,很有希望在OCR之外更广泛的参考型长程生成任务中发挥价值。

来源:https://36kr.com/p/3865688177595648

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