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VLAarXiv:2509.24591

PoseDiff: ロボット姿勢推定と動画から行動への制御を橋渡しする統合拡散モデル

PoseDiff: A Unified Diffusion Model Bridging Robot Pose Estimation and Video-to-Action Control

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単一のRGB画像からロボットの3Dキーポイントや関節角度を推定し、さらに動画のキーフレームから長期行動列を生成する拡散モデルを提案。姿勢推定と逆動力学を一つの枠組みで統合した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 単一の conditional diffusion model で robot state estimation と control を統合する PoseDiff を提案 - 単一 RGB 画像から 3D keypoints や joint angles などの構造化された robot state を直接推定 - 同じ枠組みを video-to-action inverse dynamics に拡張し、world models が生成する sparse video keyframes を条件に long-horizon action sequences を生成 - perception と control の統合により embodied AI における scalable な橋渡しを狙う

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の multi-stage pipelines や auxiliary modalities を必要とせず、単一 RGB 画像から直接 robot state を推定 - 別々のモジュールに分かれがちな pose estimation と inverse dynamics を単一の conditional diffusion model で統合 - DREAM dataset で pose estimation の state-of-the-art accuracy と real-time performance を達成 - Libero-Object の manipulation tasks で既存 inverse dynamics modules より success rates を大幅改善、厳しい offline 設定でも有効

3. 技術・手法の肝は?

- 中核は raw visual observations を structured robot states へ写像する conditional diffusion model - 単一 RGB image を入力とし、3D keypoints や joint angles を出力 - video-to-action では world models 由来の sparse video keyframes を条件として action sequences を生成 - overlap-averaging strategy により smooth で連続的な long-horizon action sequences を実現 - これにより perception と control を同一フレームワークで扱う統合設計を実現

4. どうやって有効だと検証した?

- DREAM dataset 上で pose estimation の accuracy と real-time performance を評価し state-of-the-art を報告 - Libero-Object manipulation tasks で inverse dynamics module としての success rates を既存手法と比較 - 特に strict offline settings 下でも改善を示すことで有効性を検証 - video visualization results を project page で公開

5. 議論はある?

- 単一フレームワークで perception, planning, control を橋渡しできる scalable な設計を主張 - ただし diffusion model の推論コストや real-time 性の詳細、offline 設定の限界については要旨からは不明 - world models が生成する keyframes の品質依存性や、実機ロボットへの汎化性は要旨からは不明 - overlap-averaging の具体的な挙動や失敗ケースの議論は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- DREAM dataset を用いた pose estimation の先行研究 - Libero-Object における既存 inverse dynamics modules の比較対象研究 - world models による video keyframe 生成に関する研究 - conditional diffusion model を用いた robot learning / imitation learning 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: Haozhuo Zhang, Michele Caprio, Jing Shao, Qiang Zhang, Jian Tang, Shanghang Zhang, Wei Pan

分類: cs.RO, cs.AI

原文アブストラクト

We present PoseDiff, a conditional diffusion model that unifies robot state estimation and control within a single framework. At its core, PoseDiff maps raw visual observations into structured robot states-such as 3D keypoints or joint angles-from a single RGB image, eliminating the need for multi-stage pipelines or auxiliary modalities. Building upon this foundation, PoseDiff extends naturally to video-to-action inverse dynamics: by conditioning on sparse video keyframes generated by world models, it produces smooth and continuous long-horizon action sequences through an overlap-averaging strategy. This unified design enables scalable and efficient integration of perception and control. On the DREAM dataset, PoseDiff achieves state-of-the-art accuracy and real-time performance for pose estimation. On Libero-Object manipulation tasks, it substantially improves success rates over existing inverse dynamics modules, even under strict offline settings. Together, these results show that PoseDiff provides a scalable, accurate, and efficient bridge between perception, planning, and control in embodied AI. The video visualization results can be found on the project page: https://haozhuo-zhang.github.io/PoseDiff-project-page/.

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