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自動運転知覚arXiv:2508.01583

悪天候に依存しない自動運転知覚のための時間相関と展開正則化フレームワーク

Adverse Weather-Independent Framework Towards Autonomous Driving Perception through Temporal Correlation and Unfolded Regularization

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悪天候下の自動運転知覚において、晴天画像を参照せず、任意の悪天候に汎化可能なAdventフレームワークを提案。時間相関と展開正則化により、複数の悪天候が混在する状況でも頑健な知覚を実現する。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 悪天候下のautonomous driving (AD) perception向けのフレームワーク - 名称はAdvent (reference-free and Adverse weather condition-independent) - 特定のmodel architectureではなく、様々なbackboneやheadで実装可能な枠組み - 対象タスクの例としてsemantic segmentationを扱う - 目的はfogやrainなど複数の悪天候が混在する状況でも機能するperceptionの実現

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のdomain adaptionはclear画像をreferenceとして利用 - clear画像の取得が実運用で困難という課題(I) - 単一の悪天候のみを対象とし、複数悪天候の混合に弱いという課題(II) - Adventはclear referenceを不要とし、任意のweather conditionに汎化可能 - 単一悪天候に限定せず、weather-condition-agnosticな効果を狙う点が差分 - 既存state-of-the-art baselinesを大きなmarginで上回ると報告

3. 技術・手法の肝は?

- 短時間におけるhomogeneity(均一性)を利用し、clear referenceを排除 - 3つの構成要素からなる - Locally Sequential Mechanism (LSM): 隣接フレーム間のtemporal correlationを利用し、任意のweather conditionに共通するhomogeneityに基づきweather-condition-agnosticな効果を得る - Globally Shuffled Mechanism (GSM): LSMが処理したsegmentを入力系列の異なる位置からshuffleし、LSM由来のtemporal patternへのoverfittingを防ぐ - Unfolded Regularizers (URs): 提案する2つのregularizerをdeep unfoldingで実装し、model complexityにpenaltyを与えてacross-weather generalizationを高める

4. どうやって有効だと検証した?

- semantic segmentationタスクを例にAdventフレームワークを評価 - extensive experimentsを実施し、既存state-of-the-art baselinesと比較 - 結果としてAdventが既存手法を大きなmarginで上回ることを示す - 具体的なdataset名や評価指標の詳細は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 要旨からは不明 - 限界や失敗事例、計算コスト、weather conditionの範囲などの議論は要旨に記載なし - 主張として、clear reference不要かつ複数悪天候の混合に対応できる点を利点として提示

6. 次に読むべき論文は?

- domain adaptionを用いたadverse weather下のsemantic segmentation関連研究 - temporal correlationを利用したvideo-based semantic segmentation手法 - deep unfoldingによるregularization手法 - 具体的な参照論文名は要旨からは不明

※ 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: Wei-Bin Kou, Guangxu Zhu, Rongguang Ye, Jingreng Lei, Shuai Wang, Qingfeng Lin, Ming Tang, Yik-Chung Wu

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Various adverse weather conditions such as fog and rain pose a significant challenge to autonomous driving (AD) perception tasks like semantic segmentation, object detection, etc. The common domain adaption strategy is to minimize the disparity between images captured in clear and adverse weather conditions. However, domain adaption faces two challenges: (I) it typically relies on utilizing clear image as a reference, which is challenging to obtain in practice; (II) it generally targets single adverse weather condition and performs poorly when confronting the mixture of multiple adverse weather conditions. To address these issues, we introduce a reference-free and Adverse weather condition-independent (Advent) framework (rather than a specific model architecture) that can be implemented by various backbones and heads. This is achieved by leveraging the homogeneity over short durations, getting rid of clear reference and being generalizable to arbitrary weather condition. Specifically, Advent includes three integral components: (I) Locally Sequential Mechanism (LSM) leverages temporal correlations between adjacent frames to achieve the weather-condition-agnostic effect thanks to the homogeneity behind arbitrary weather condition; (II) Globally Shuffled Mechanism (GSM) is proposed to shuffle segments processed by LSM from different positions of input sequence to prevent the overfitting to LSM-induced temporal patterns; (III) Unfolded Regularizers (URs) are the deep unfolding implementation of two proposed regularizers to penalize the model complexity to enhance across-weather generalization. We take the semantic segmentation task as an example to assess the proposed Advent framework. Extensive experiments demonstrate that the proposed Advent outperforms existing state-of-the-art baselines with large margins.

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