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VLAarXiv:2510.17439

空間から行動へ:空間基盤事前分布に基づく視覚-言語-行動モデル

From Spatial to Actions: Grounding Vision-Language-Action Model in Spatial Foundation Priors

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RGB画像から空間基盤モデルで3D幾何事前分布を抽出し、行動ヘッドに注入することで、追加センサーなしにVLAモデルの空間推論能力を高めるFALCONを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- FALCON (From Spatial to Action) という新しい VLA (Vision-Language-Action) パラダイムの提案 - 2D encoder ベースの VLA が持つ spatial reasoning gap を埋めることを狙う - RGB のみから spatial foundation model で 3D 幾何 prior を得て action head に注入 - 3 つの simulation benchmark と 11 の real-world task で評価

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の 3D 統合 VLA は専用 sensor を要し modality 間の転移が弱い、または geometry を欠く弱い cue で vision-language alignment を劣化させる問題があった - FALCON は RGB のみで spatial foundation model から強い geometric prior を取得 - depth や pose が利用可能な場合は Embodied Spatial Model で再学習・アーキテクチャ変更なしに融合可能 - spatial token を vision-language backbone に連結せず Spatial-Enhanced Action Head で消費し language reasoning を保持

3. 技術・手法の肝は?

- spatial foundation model を用いて RGB から 3D spatial token を抽出 - Embodied Spatial Model が任意で depth / pose を fusion し高忠実度化(再学習不要) - spatial token は Spatial-Enhanced Action Head で消費され、vision-language backbone への連結を回避 - これにより spatial representation、modality transferability、alignment の課題に対処

4. どうやって有効だと検証した?

- 3 つの simulation benchmark と 11 の real-world task で包括的に評価 - state-of-the-art 性能を達成し、競合 baseline を一貫して上回ると報告 - clutter、spatial-prompt conditioning、物体の scale や height の変動下でも robust 性を確認

5. 議論はある?

- 要旨からは不明(具体的な限界や失敗ケースの議論は記述なし) - depth/pose 融合の有無による性能差の詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- spatial foundation model 関連手法(要旨で明示的な名称参照なし) - 既存の 3D 統合 VLA 手法(要旨で個別名の参照なし) - 同分野の定番として RT-2 や OpenVLA などの VLA ベースライン

※ 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: Zhengshen Zhang, Hao Li, Yalun Dai, Zhengbang Zhu, Lei Zhou, Chenchen Liu, Dong Wang, Francis E. H. Tay, Sijin Chen, Ziwei Liu, Yuxiao Liu, Xinghang Li, Pan Zhou

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CV, cs.LG

原文アブストラクト

Existing vision-language-action (VLA) models act in 3D real-world but are typically built on 2D encoders, leaving a spatial reasoning gap that limits generalization and adaptability. Recent 3D integration techniques for VLAs either require specialized sensors and transfer poorly across modalities, or inject weak cues that lack geometry and degrade vision-language alignment. In this work, we introduce FALCON (From Spatial to Action), a novel paradigm that injects rich 3D spatial tokens into the action head. FALCON leverages spatial foundation models to deliver strong geometric priors from RGB alone, and includes an Embodied Spatial Model that can optionally fuse depth, or pose for higher fidelity when available, without retraining or architectural changes. To preserve language reasoning, spatial tokens are consumed by a Spatial-Enhanced Action Head rather than being concatenated into the vision-language backbone. These designs enable FALCON to address limitations in spatial representation, modality transferability, and alignment. In comprehensive evaluations across three simulation benchmarks and eleven real-world tasks, our proposed FALCON achieves state-of-the-art performance, consistently surpasses competitive baselines, and remains robust under clutter, spatial-prompt conditioning, and variations in object scale and height.

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