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行動予測arXiv:2507.14809

軽量未来予測:InstructPix2Pixによるマルチモーダル行動フレーム予測

Light Future: Multimodal Action Frame Prediction via InstructPix2Pix

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InstructPix2Pixを微調整し、現在の画像とテキスト指示からロボットが10秒後に見る視覚フレームを予測する軽量なマルチモーダル手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- ロボットの行動予測のための軽量なマルチモーダル未来フレーム予測手法を提案 - 現在の画像1枚とテキスト指示から、100フレーム(10秒)先のロボット観測画像を予測 - InstructPix2Pixをロボットタスクの未来視覚フレーム予測に適応させた初の試み - ロボティクス、自律システム、人間活動予測などへの応用を想定

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のvideo predictionモデルは複数フレーム入力・重い計算・遅い推論を要する - 提案手法は単一画像とテキストプロンプトのみで予測可能 - 計算コストと推論レイテンシを大幅に削減 - RoboTWinデータセットでSSIMとPSNRがstate-of-the-artベースラインを上回る - InstructPix2Pixを静的画像編集から動的未来予測へ拡張した点が新規

3. 技術・手法の肝は?

- InstructPix2Pixモデルを再目的化しfine-tune - 視覚入力とテキスト入力の両方を受け付けるマルチモーダル設計 - 深層学習ベースの視覚予測フレームワーク - 単一画像+テキスト指示→100フレーム先の未来フレームを予測 - 軽量設計によりGPU需要削減と高速推論を実現

4. どうやって有効だと検証した?

- RoboTWinデータセット(実世界シナリオに基づき生成)で実験 - ロボット行動予測タスクにおいてSSIMとPSNRで評価 - state-of-the-artベースラインと比較し優位性を確認 - 詳細な実験設定やアブレーションは要旨からは不明

5. 議論はある?

- 視覚的忠実度よりも運動軌跡の精度を優先する用途(ロボティクス、スポーツ軌跡分析)に有用 - 軽量設計による高速推論と柔軟なマルチモーダル制御の利点を主張 - 限界や失敗ケース、定量的なレイテンシ比較の詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- InstructPix2Pix (Brooks et al.) - video predictionのstate-of-the-artベースライン(具体名は要旨からは不明) - RoboTWinデータセット関連研究 - ロボット行動予測・軌跡予測の関連手法

※ 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: Zesen Zhong, Duomin Zhang, Yijia Li

分類: cs.CV, cs.MM, cs.RO

原文アブストラクト

Predicting future motion trajectories is a critical capability across domains such as robotics, autonomous systems, and human activity forecasting, enabling safer and more intelligent decision-making. This paper proposes a novel, efficient, and lightweight approach for robot action prediction, offering significantly reduced computational cost and inference latency compared to conventional video prediction models. Importantly, it pioneers the adaptation of the InstructPix2Pix model for forecasting future visual frames in robotic tasks, extending its utility beyond static image editing. We implement a deep learning-based visual prediction framework that forecasts what a robot will observe 100 frames (10 seconds) into the future, given a current image and a textual instruction. We repurpose and fine-tune the InstructPix2Pix model to accept both visual and textual inputs, enabling multimodal future frame prediction. Experiments on the RoboTWin dataset (generated based on real-world scenarios) demonstrate that our method achieves superior SSIM and PSNR compared to state-of-the-art baselines in robot action prediction tasks. Unlike conventional video prediction models that require multiple input frames, heavy computation, and slow inference latency, our approach only needs a single image and a text prompt as input. This lightweight design enables faster inference, reduced GPU demands, and flexible multimodal control, particularly valuable for applications like robotics and sports motion trajectory analytics, where motion trajectory precision is prioritized over visual fidelity.

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