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HomeAgent/providers/chineseclip/embedder.go
JianFeeeee bfdb395731 feat(memory): 新增 chineseclip provider —— text+image 的小体积可商用向量空间
## 为什么

用户决定「本轮不覆盖 video,先支持 text+image」。这一刀正好解锁了此前
「小 + 可商用 + 覆盖视频」三者不可兼得的僵局:不要求视频后,唯一同时满足
**小、可商用、中文原生** 的选项是 Chinese-CLIP ViT-B/16。

实测对比(同机、真实跑出来的数字):

| | Chinese-CLIP | jina-v5-omni-nano | Qwen3-VL-Emb-2B |
|---|---|---|---|
| 参数量 | 188M | 1.04B | 2B |
| 产物 / 常驻内存 | 754MB / **1.15GB** | ~2GB / 2.23GB | 8GB / 9.4GB |
| 维度 | 512 | 768 | 2048 |
| 许可 | **Apache-2.0** | CC BY-NC(不可商用) | Apache-2.0 |
| 视频 | 无 | 有 | 有 |

本机可用内存只有 5.3GB,Qwen 的 9.4GB 无法进程内使用;而 ORT format + mmap
那条路被证实当前不通(转换器对三段图段错误;走通还需同时升 ORT 运行时与
Go 绑定,v1.36 要求 API 29 而本机只有 28)。1.15GB 则可以直接进程内跑。

**代价已写进包注释与文档**:CLIP 是双塔对比学习,text↔image 是强项,但纯文本
语义明显弱于 MLLM 型嵌入器;文本检索仍由既有词向量/TF-IDF 路径兜底。
需要更强文本语义或视频时切回 qwen3vl。

## 内容

- `providers/chineseclip/`:按公共 SPI 实现的 provider(注册名 `chineseclip`),
  含 BERT WordPiece 分词器、图像预处理、ONNX 双塔推理、无标签 stub。
- `scripts/export_chineseclip_onnx.py`:从官方权重导出规范产物 + 冻结参考,
  自带逐用例 PyTorch 对比与覆盖度断言(计划集合≠执行集合即非零退出)。
- `cmd/homed/main.go`:空白导入两个 provider,由配置选其一。
- `go.mod`:`golang.org/x/text` 由间接依赖转为直接依赖(删音标需要 NFD)。

## 实现要点

- **分词器逐 token 对齐官方**。第一版探针自己拼 BertTokenizer(只给 vocab.txt、
  没删音标、中文没逐字切),中文被整体切成 [UNK],三个不同句子产出几乎相同的
  向量(余弦 0.98)——差点把「模型坏了」当成结论。官方配置是 do_lower_case=true
  + 删音标生效 + 中文逐字切分;`TestTokenizerMatchesOfficialReference` 钉住
  逐 token 一致。
- **图像缩放自写 bicubic**(复刻 PIL 的 precompute_coeffs + a=-0.5 核),不引
  golang.org/x/image:它未进本机模块缓存,且最新版要求把整个工具链升到 Go 1.26,
  为一个缩放函数动工具链不划算。
- **归一化在 provider 侧**(两个塔的图里都没归一化),检索按余弦。
- **指纹覆盖全部影响语义的产物**:两个 ONNX 图 + vocab.txt + embed_config.json,
  读不到就写 MISSING(跳过等于对缺件不敏感)。
- 会话 Run 用 runMu 串行化(ORT 会话不保证并发安全),创建/销毁用 mu。

## 模态范围

只声明 `text` 与 `image`;`audio`/`video` 明确返回 `ErrUnsupportedModality`,
绝不用别的模型向量冒充(这是「音频明确 unsupported」纪律的落地)。

## 验证(实测)

导出侧:10 个用例(5 文本 + 5 图像)ONNX vs 官方 PyTorch 全部
`cos = 1.000000000`,覆盖度断言 10/10 通过。

Go 侧(`CHINESECLIP_MODEL_DIR=... go test -tags onnxruntime ./providers/chineseclip/ -v`):
11/11 通过,其中
- 文本 5 用例 `cos = 1.000000000000`(逐位一致)
- 图像 4 纯色用例 `cos = 1.000000`(与官方预处理在 6 位小数内一致)
- 跨模态判别:红图对「红色」文本高于「蓝色」文本
- 模态拒绝 / 空输入 / 指纹稳定 / 产物缺失报错

顺带修掉测试自身的一个假通过:参考向量是**未归一化**的原始输出(模长 10~36),
原先「点积当余弦 + 单侧下界」会让 13.6 也判过,已改为真余弦 + 双侧容差。

构建矩阵:`go build/vet ./...` 与 `-tags onnxruntime` 两种都过;
`providers/... pkg/... internal/config/... internal/memory/vector/...` 回归通过
(qwen3vl 的 TestVideoModelInputMRope 需要 QWEN_ONNX_MODEL_DIR 指向含视频档的
v3 目录,缺该环境变量时用的是只有文本+图像的目录,与本改动无关)。

## 未做(明确记录)

- 发行版默认 provider 与构建标签变更:留下一提交(涉及打包与模型分发策略)。
- 模型产物(754MB)不进仓库,由导出脚本生成。
2026-09-11 23:58:53 +08:00

283 lines
7.8 KiB
Go
Raw Blame History

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//go:build onnxruntime
package chineseclip
import (
"context"
"crypto/sha256"
"encoding/hex"
"fmt"
"math"
"os"
"path/filepath"
"strings"
"sync"
ort "github.com/yalue/onnxruntime_go"
"gitcode.com/JianFeeeee/HomeAgent/pkg/embedding"
)
func init() {
embedding.Register("chineseclip", func(cfg embedding.Config) (embedding.Provider, error) {
return New(cfg.Options["model_dir"])
})
}
// Embedder 是 Chinese-CLIP ViT-B/16 的进程内 provider。
//
// 并发:ONNX Runtime 的会话不保证多次 Run 可并发,故运行时用 runMu 串行化;
// 创建/销毁会话用 mu 保护。SPI 要求实现可安全并发调用,这里由我们自己保证。
type Embedder struct {
mu sync.RWMutex
runMu sync.Mutex
dir string
config embedConfig
tok *Tokenizer
text *ort.DynamicAdvancedSession
vision *ort.DynamicAdvancedSession
fp string
closeOnce sync.Once
}
// New 从产物目录构造 provider。
func New(modelDir string) (*Embedder, error) {
modelDir = strings.TrimSpace(modelDir)
if modelDir == "" {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 未配置 model_dir(产物目录)")
}
cfg, err := loadConfig(modelDir)
if err != nil {
return nil, err
}
tok, err := LoadTokenizer(modelDir, cfg.MaxLength)
if err != nil {
return nil, err
}
if !ort.IsInitialized() {
if lib := findOnnxLib(); lib != "" {
ort.SetSharedLibraryPath(lib)
}
if err := ort.InitializeEnvironment(); err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 初始化 onnx 环境: %w", err)
}
}
text, err := ort.NewDynamicAdvancedSession(
filepath.Join(modelDir, cfg.TextONNX),
[]string{"input_ids", "attention_mask"},
[]string{"text_features"}, nil,
)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 创建文本塔会话(%s): %w", cfg.TextONNX, err)
}
vision, err := ort.NewDynamicAdvancedSession(
filepath.Join(modelDir, cfg.VisionONNX),
[]string{"pixel_values"},
[]string{"image_features"}, nil,
)
if err != nil {
text.Destroy()
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 创建视觉塔会话(%s): %w", cfg.VisionONNX, err)
}
return &Embedder{
dir: modelDir,
config: cfg,
tok: tok,
text: text,
vision: vision,
fp: computeFingerprint(modelDir, cfg),
}, nil
}
// Embed 按模态分派。audio/video 一律返回 ErrUnsupportedModality——
// 本空间没有它们的原生编码器,用别的模型向量冒充会污染整个向量空间。
func (e *Embedder) Embed(ctx context.Context, in embedding.Input) ([]float64, error) {
if err := ctx.Err(); err != nil {
return nil, err
}
switch in.Modality {
case embedding.ModalityText:
if strings.TrimSpace(in.Text) == "" {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 文本输入为空")
}
return e.embedText(in.Text)
case embedding.ModalityImage:
if len(in.Data) == 0 {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 图像输入为空(modality=image 需要 Data)")
}
return e.embedImage(in.Data)
default:
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: %w: %s", embedding.ErrUnsupportedModality, in.Modality)
}
}
func (e *Embedder) embedText(text string) ([]float64, error) {
e.mu.RLock()
sess, tok, dim := e.text, e.tok, e.config.Dimension
e.mu.RUnlock()
if sess == nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: provider 已关闭")
}
ids, mask := tok.Encode(text)
shape := ort.Shape{1, int64(len(ids))}
idTensor, err := ort.NewTensor(shape, ids)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 构造 input_ids 张量: %w", err)
}
defer idTensor.Destroy()
maskTensor, err := ort.NewTensor(shape, mask)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 构造 attention_mask 张量: %w", err)
}
defer maskTensor.Destroy()
outs := make([]ort.Value, 1)
e.runMu.Lock()
err = sess.Run([]ort.Value{idTensor, maskTensor}, outs)
e.runMu.Unlock()
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 文本塔推理: %w", err)
}
if outs[0] == nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 文本塔输出为空")
}
defer outs[0].Destroy()
return normalizeOutput(outs[0], 1, dim, "text_features")
}
func (e *Embedder) embedImage(data []byte) ([]float64, error) {
e.mu.RLock()
sess, cfg, dim := e.vision, e.config, e.config.Dimension
e.mu.RUnlock()
if sess == nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: provider 已关闭")
}
pixels, err := preprocessImage(data, cfg.ImageSize, cfg.ImageMean, cfg.ImageStd)
if err != nil {
return nil, err
}
shape := ort.Shape{1, 3, int64(cfg.ImageSize), int64(cfg.ImageSize)}
in, err := ort.NewTensor(shape, pixels)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 构造 pixel_values 张量: %w", err)
}
defer in.Destroy()
outs := make([]ort.Value, 1)
e.runMu.Lock()
err = sess.Run([]ort.Value{in}, outs)
e.runMu.Unlock()
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 视觉塔推理: %w", err)
}
if outs[0] == nil {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: 视觉塔输出为空")
}
defer outs[0].Destroy()
return normalizeOutput(outs[0], 1, dim, "image_features")
}
// normalizeOutput 取出 [batch, dim] 输出并做 L2 归一化。
//
// 官方 Chinese-CLIP 的检索用法就是余弦相似度(归一化后点积),
// 归档前统一归一化可以避免下游反复判断。
func normalizeOutput(value ort.Value, batch, dim int, name string) ([]float64, error) {
tensor, ok := value.(*ort.Tensor[float32])
if !ok {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: %s 输出类型 %T,期望 float32 张量", name, value)
}
shape := tensor.GetShape()
if len(shape) != 2 || shape[0] != int64(batch) || shape[1] != int64(dim) {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: %s 形状 %v,期望 [%d %d]", name, shape, batch, dim)
}
raw := tensor.GetData()
if len(raw) < batch*dim {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: %s 数据长度 %d,期望 %d", name, len(raw), batch*dim)
}
out := make([]float64, dim)
var norm float64
for i := 0; i < dim; i++ {
v := float64(raw[i])
out[i] = v
norm += v * v
}
norm = math.Sqrt(norm)
if norm == 0 || math.IsNaN(norm) || math.IsInf(norm, 0) {
return nil, fmt.Errorf("chineseclip: %s 向量范数为 %v(模型输出异常)", name, norm)
}
for i := range out {
out[i] /= norm
}
return out, nil
}
// Info 只声明本 provider 能通过公共契约提供的模态。
//
// 契约要求 provider 自行解码 Data;这里没有视频/音频解码器,列进来只会让核心
// 据以创建输入、然后在运行时全部失败。audio/video 必须返回 ErrUnsupportedModality。
func (e *Embedder) Info() embedding.Info {
e.mu.RLock()
defer e.mu.RUnlock()
return embedding.Info{
Dimension: e.config.Dimension,
Fingerprint: e.fp,
Modalities: []embedding.Modality{
embedding.ModalityText,
embedding.ModalityImage,
},
}
}
func (e *Embedder) Close() {
e.closeOnce.Do(func() {
e.mu.Lock()
defer e.mu.Unlock()
if e.text != nil {
e.text.Destroy()
e.text = nil
}
if e.vision != nil {
e.vision.Destroy()
e.vision = nil
}
})
}
// computeFingerprint 覆盖**全部**影响向量语义的产物:两个 ONNX 图、词表与配置。
// 漏掉任何一个都会让「换了模型但指纹没变」,历史向量不会重算。
func computeFingerprint(modelDir string, cfg embedConfig) string {
h := sha256.New()
for _, name := range []string{cfg.TextONNX, cfg.VisionONNX, "vocab.txt", "embed_config.json"} {
data, err := os.ReadFile(filepath.Join(modelDir, name))
if err != nil {
// 读不到就写名字+错误,绝不跳过:跳过等于指纹对缺件不敏感。
fmt.Fprintf(h, "%s:MISSING:%v\n", name, err)
continue
}
fmt.Fprintf(h, "%s:%d\n", name, len(data))
h.Write(data)
h.Write([]byte{0})
}
return hex.EncodeToString(h.Sum(nil))
}
func findOnnxLib() string {
for _, p := range []string{
"/opt/onnxruntime/libonnxruntime.so",
"/usr/local/lib/libonnxruntime.so",
"/usr/lib/libonnxruntime.so",
} {
if _, err := os.Stat(p); err == nil {
return p
}
}
return ""
}