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sim2realarXiv:2505.11920

H2R: 動画からのロボット事前学習のための人間からロボットへのデータ拡張

H2R: A Human-to-Robot Data Augmentation for Robot Pre-training from Videos

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一人称視点の人間動画をロボット視点の映像に変換するデータ拡張パイプラインH2Rを提案し、人間とロボットの見た目のギャップを埋めることで、シミュレーションと実機の両方で下流タスクの成功率を向上させた。

詳しい要約

1. どんなもの?

- egocentric human videos を robot-centric な視覚データへ変換する data augmentation pipeline「H2R」 - 大規模 pre-training における human hand と robot の視覚ギャップを埋めることを目的とする - Ego4D や SSv2 などの大規模 egocentric human video データセットに適用可能 - simulation と real-world の両方で評価された手法

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- egocentric human videos を用いた大規模 pre-training は有効だが、human hand と robot の視覚ギャップで suboptimal になり得る点を問題視 - 先行研究と比べて、human video をそのまま使うのではなく robot-centric visual data に明示的に変換する点が新しい - pre-training 段階で human と robot の embodiment 間の視覚ギャップを橋渡しするアプローチ - 具体的な先行研究名の比較は要旨からは不明

3. 技術・手法の肝は?

- ビデオから human hand pose を推定 - その motion を simulated robotic arms に retarget - segmentation と inpainting で human limbs を除去 - レンダリングした robot embodiments を camera-aligned geometry で元フレームに合成 - これにより human と robot の embodiment 間の視覚ギャップを明示的に橋渡し

4. どうやって有効だと検証した?

- CLIP-based image-text similarity metric を導入し、robot-rendered frames の元の human actions に対する意味的忠実度を定量的に評価 - simulation では Robomimic、RLBench、PushT、CortexBench の4ベンチマークで下流 success rate が1.3%–10.2%向上 - real-world では UR5 と dual-arm Franka/UR5 で gripper-based、dexterous、bimanual タスクの success rate が3.3%–23.3%向上 - cross-embodiment generalization と vision-language-action models との互換性も示唆

5. 議論はある?

- H2R は human と robot ドメイン間の視覚的差異を緩和し、ロボット政策の generalization を改善すると主張 - cross-embodiment generalization への可能性と VLA models との互換性に言及 - 限界や失敗事例、計算コスト、inpainting 品質などの詳細な議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- Ego4D や SSv2 など egocentric human video データセットを用いた pre-training 研究 - CLIP-based 評価や vision-language-action models 関連研究 - Robomimic、RLBench、PushT、CortexBench のベンチマーク論文 - human-to-robot motion retargeting や video inpainting の関連手法

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Guangrun Li, Yaoxu Lyu, Zhuoyang Liu, Chengkai Hou, Jieyu Zhang, Shanghang Zhang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Large-scale pre-training using egocentric human videos has proven effective for robot learning. However, the models pre-trained on such data can be suboptimal for robot learning due to the significant visual gap between human hands and those of different robots. To remedy this, we propose H2R, a human-to-robot data augmentation pipeline that converts egocentric human videos into robot-centric visual data. H2R estimates human hand pose from videos, retargets the motion to simulated robotic arms, removes human limbs via segmentation and inpainting, and composites rendered robot embodiments into the original frames with camera-aligned geometry. This process explicitly bridges the visual gap between human and robot embodiments during pre-training. We apply H2R to augment large-scale egocentric human video datasets such as Ego4D and SSv2. To verify the effectiveness of the augmentation pipeline, we introduce a CLIP-based image-text similarity metric that quantitatively evaluates the semantic fidelity of robot-rendered frames to the original human actions. We evaluate H2R through comprehensive experiments in both simulation and real-world settings. In simulation, H2R consistently improves downstream success rates across four benchmark suites-Robomimic, RLBench, PushT, and CortexBench-yielding gains of 1.3%-10.2% across different visual encoders and policy learning methods. In real-world experiments, H2R improves performance on UR5 and dual-arm Franka/UR5 manipulation platforms, achieving 3.3%-23.3% success rate gains across gripper-based, dexterous, and bimanual tasks. We further demonstrate the potential of H2R in cross-embodiment generalization and its compatibility with vision-language-action models. These results indicate that H2R improves the generalization ability of robotic policies by mitigating the visual discrepancies between human and robot domains.

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