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自動運転/拡散モデルarXiv:2505.19516

DiffE2E: 拡散と教師あり方策を統合したハイブリッド行動拡散によるエンドツーエンド自動運転の再考

DiffE2E: Rethinking End-to-End Driving with a Hybrid Action Diffusion and Supervised Policy

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拡散モデルと教師あり方策を組み合わせたハイブリッドデコーダを提案し、マルチセンサー知覚特徴の階層的双方向クロスアテンション統合により、CARLAとNAVSIMで最先端性能を達成したエンドツーエンド自動運転フレームワーク。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 拡散モデルと教師あり方策を統合した end-to-end 自動運転フレームワーク DiffE2E の提案 - マルチセンサー知覚特徴を階層的双方向 cross-attention で多スケール整合 - Transformer ベースの hybrid diffusion-supervision decoder を導入 - 将来軌道分布のモデリングと制御性・頑健性の両立を狙う - CARLA closed-loop と NAVSIM で評価

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の end-to-end 運転は行動の多峰性と long-tail での汎化が課題 - diffusion のみでは制御性・頑健性が不十分、教師ありのみでは多様性が乏しい - DiffE2E は diffusion と supervised policy を協調学習で統合 - 構造化潜在空間で分布モデリングと制御性を同時に扱う点が新規 - CARLA closed-loop と NAVSIM で state-of-the-art を達成と主張

3. 技術・手法の肝は?

- 階層的双方向 cross-attention による知覚特徴の多スケール整合 - Transformer ベースの hybrid diffusion-supervision decoder - diffusion が将来軌道分布、supervision が制御性・頑健性を担う構造化潜在空間 - global condition integration module で知覚特徴と高レベル目標を深く融合 - cross-attention で統合特徴と hybrid latent variables を相互作用させ共同最適化

4. どうやって有効だと検証した?

- CARLA closed-loop 評価で state-of-the-art 性能を達成 - NAVSIM ベンチマークでも state-of-the-art を達成 - 具体的な指標・比較手法・アブレーションの詳細は要旨からは不明 - プロジェクトサイトで可視化を公開

5. 議論はある?

- 統合 diffusion-supervision 方策は hybrid action representation の汎用パラダイムになり得ると主張 - embodied intelligence など広い領域への拡張可能性に言及 - long-tail 汎化や多峰性への定量的な議論は要旨からは不明 - 計算コストやリアルタイム性の議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- diffusion policy 系の研究(Diffusion Policy など) - end-to-end 自動運転の学習手法(TransFuser など Transformer ベースの手法) - CARLA を用いた closed-loop 評価研究 - NAVSIM ベンチマーク関連の planning 研究 - hybrid action representation や embodied intelligence への拡張研究

※ 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: Rui Zhao, Yuze Fan, Ziguo Chen, Fei Gao, Zhenhai Gao

分類: cs.RO

原文アブストラクト

End-to-end learning has emerged as a transformative paradigm in autonomous driving. However, the inherently multimodal nature of driving behaviors and the generalization challenges in long-tail scenarios remain critical obstacles to robust deployment. We propose DiffE2E, a diffusion-based end-to-end autonomous driving framework. This framework first performs multi-scale alignment of multi-sensor perception features through a hierarchical bidirectional cross-attention mechanism. It then introduces a novel class of hybrid diffusion-supervision decoders based on the Transformer architecture, and adopts a collaborative training paradigm that seamlessly integrates the strengths of both diffusion and supervised policy. DiffE2E models structured latent spaces, where diffusion captures the distribution of future trajectories and supervision enhances controllability and robustness. A global condition integration module enables deep fusion of perception features with high-level targets, significantly improving the quality of trajectory generation. Subsequently, a cross-attention mechanism facilitates efficient interaction between integrated features and hybrid latent variables, promoting the joint optimization of diffusion and supervision objectives for structured output generation, ultimately leading to more robust control. Experiments demonstrate that DiffE2E achieves state-of-the-art performance in both CARLA closed-loop evaluations and NAVSIM benchmarks. The proposed integrated diffusion-supervision policy offers a generalizable paradigm for hybrid action representation, with strong potential for extension to broader domains including embodied intelligence. More details and visualizations are available at \href{https://infinidrive.github.io/DiffE2E/}{project website}.

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