What Generation Knows: Unlocking Fine-Grained Understanding in Unified Multimodal Models

Tengju Ru, Weitong Lian, Zecong Tang, Zhiheng Liu, Lingyi Meng, Haoran Li, Kaixuan Wang, Bohao Li, Xihui Liu

arXiv:2610.23987 · 2026-10-23 공개 · arXiv · PDF

vision-language post-training unified-multimodal-models gafu-framework visual-retrieval spatial-organization vstar-bench omnispatial

Abstract

Fine-grained visual understanding requires distinguishing subtle differences in local attributes and spatial relations, yet remains challenging for existing vision-language models. Unified multimodal models (UMMs) offer a new opportunity through generation pathways that preserve rich visual information complementary to understanding. However, existing generation-assisted understanding methods mainly rely on generative supervision or explicit generation and have not systematically explored direct use of native generation-side representations. To address this gap, we systematically analyze what generation-side representations offer for fine-grained understanding, finding that they are more sensitive to fine-grained semantic changes, capture task-relevant changes missed by understanding-side representations, and depend on correct spatial organization for this advantage. Guided by these findings, we design GAFU, a post-training framework that unlocks native generation-side information for fine-grained understanding. It compresses generation-side visual representations into compact \(G\) tokens that preserve fine-grained visual details, enabling task-conditioned retrieval by the understanding pathway. Experiments show that GAFU consistently outperforms SFT baselines trained on the same data across diverse visual understanding tasks and UMM architectures, with maximum relative improvements of 20.00\%, 17.94\%, and 8.62\% on VStar-Bench, OmniSpatial, and VSR-Bench, respectively. Overall, GAFU converts complementary information from the generation pathway into gains in fine-grained visual understanding, providing an effective path toward synergy between generation and understanding in UMMs.

한국어 요약

한 줄 요약

GAFU는 생성 경로의 정보를 활용해 미세한 시각 이해를 향상시키는 UMMs 후학습 프레임워크로, VStar-Bench에서 최대 20.00% 개선을 보인다.

핵심 기여도

핵심 아이디어

기존 UMMs에서 생성 경로는 구조적 정보와 공간 관계를 보존하지만, 이를 이해 경로에서 직접 활용하는 연구는 부족했다. 본 연구는 생성 측 표현이 미세한 의미 변화에 민감하고, 공간 조직에 의존하여 이해 측 표현이 놓친 정보를 포착할 수 있음을 발견했다. 이를 바탕으로 GAFU는 생성 측 정보를 압축한 $G$ 토큰을 생성하고, 이를 이해 경로에서 작업 조건에 따라 선택적으로 검색하여 활용한다. 이는 생성 측 정보를 이해 경로에 효과적으로 전달하는 새로운 접근법이다.

기술적 접근법

주요 결과

의의 및 한계

GAFU는 생성 측 정보를 이해 경로에 직접 전달함으로써 UMMs의 미세한 시각 이해를 향상시키는 새로운 방향을 제시한다. 특히, 공간 결합과 관계 정렬의 조합이 성능 향상에 핵심임을 밝혀내며, 생성-이해 경로 간의 시너지를 실현할 수 있는 가능성을 열었다. 그러나 본 연구는 기존 UMM 아키텍처를 기반으로 하기 때문에, 생성 경로 자체의 한계(예: 오류 전파)는 여전히 존재하며, 독립적인 생성 모델과의 통합 가능성은 추가 연구가 필요하다.

실용적 활용

GAFU는 의료 영상 분석, 자동차 시각 인식, AR/VR 환경 등에서 미세한 시각 정보를 정확히 해석해야 하는 산업에 적용 가능하다. 특히, 공간 관계와 객체 속성을 정밀하게 파악해야 하는 상황에서 기존 VLMs보다 우수한 성능을 기대할 수 있다.