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データ拡張arXiv:2505.18198

LTDA-Drive: LLM誘導生成モデルによる自動運転向けロングテールデータ拡張

LTDA-Drive: LLMs-guided Generative Models based Long-tail Data Augmentation for Autonomous Driving

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LLMが誘導する生成モデルで自動運転シーンのロングテール物体を合成し、希少クラスの検出精度を大幅に改善するデータ拡張手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 自動運転の3D perception向けのデータ拡張フレームワーク「LTDA-Drive」 - LLM-guidedな生成モデルによりlong-tailサンプルを合成 - 実世界データセットのlong-tail分布に起因する希少クラス(歩行者・自転車等)の性能不足を対象 - 3段階の処理でhead-class物体をtail-class物体に置換

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存のreweightingやresamplingはtailクラスの不足・多様性の乏しさに苦戦 - LTDA-Driveはデータ拡張により多様で高品質なlong-tailサンプルを合成 - KITTIで希少クラス検出が counterpart 手法比で34.75%改善 - 単なる再重み付けではなく生成によるデータ補完が特徴

3. 技術・手法の肝は?

- 3段階のプロセスで構成 - (1) text-guided diffusion modelsでhead-class物体を除去 - (2) 生成モデルでtail-classインスタンスを挿入 - (3) LLM agentが低品質な合成画像をフィルタリング - LLM-guidedの生成・選別パイプラインが肝

4. どうやって有効だと検証した?

- KITTIデータセット上で実験 - 希少クラス検出の改善を評価 - counterpart手法比でrare classesが34.75%改善 - 高品質かつ多様なデータ生成の有効性を示唆

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 合成データの品質評価基準やLLM agentのフィルタリング詳細は要旨に記載なし - 他データセットへの汎化性や計算コストは要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- reweighting / resampling 系のlong-tail学習手法 - text-guided diffusion models を用いたデータ拡張研究 - LLM agent によるデータ品質フィルタリング関連研究 - KITTI 上の3D perception / long-tail detection の定番研究

※ 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: Mahmut Yurt, Xin Ye, Yunsheng Ma, Jingru Luo, Abhirup Mallik, John Pauly, Burhaneddin Yaman, Liu Ren

分類: cs.RO

原文アブストラクト

3D perception plays an essential role for improving the safety and performance of autonomous driving. Yet, existing models trained on real-world datasets, which naturally exhibit long-tail distributions, tend to underperform on rare and safety-critical, vulnerable classes, such as pedestrians and cyclists. Existing studies on reweighting and resampling techniques struggle with the scarcity and limited diversity within tail classes. To address these limitations, we introduce LTDA-Drive, a novel LLM-guided data augmentation framework designed to synthesize diverse, high-quality long-tail samples. LTDA-Drive replaces head-class objects in driving scenes with tail-class objects through a three-stage process: (1) text-guided diffusion models remove head-class objects, (2) generative models insert instances of the tail classes, and (3) an LLM agent filters out low-quality synthesized images. Experiments conducted on the KITTI dataset show that LTDA-Drive significantly improves tail-class detection, achieving 34.75\% improvement for rare classes over counterpart methods. These results further highlight the effectiveness of LTDA-Drive in tackling long-tail challenges by generating high-quality and diverse data.

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