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SLAM/3DマッピングarXiv:2511.01186

LiDAR-VGGT: 大域的整合性とメートルスケールを両立するクロスモーダル粗密融合マッピング

LiDAR-VGGT: Cross-Modal Coarse-to-Fine Fusion for Globally Consistent and Metric-Scale Dense Mapping

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LiDAR慣性オドメトリと3D視覚基盤モデルVGGTを粗密2段階で融合し、メートルスケールで大域的に整合した高密度カラー点群を生成する手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- LiDAR-VGGTは、LiDAR inertial odometry (LIVO) と3D vision foundation modelであるVGGTを密に結合し、大規模環境で globally consistent かつ metric-scale な dense colored point cloud を再構築するフレームワーク。 - ロボティクスにおける知覚・ナビゲーション・シーン理解を支援する。 - 2段階の coarse-to-fine fusion pipeline を採用。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のLIVOは外部キャリブレーションに敏感で性能が不安定。 - VGGTなどの3D vision foundation modelは大規模環境でのスケーラビリティが限られ、本質的にmetric scaleを持たない。 - 提案手法はこれらの制限を克服し、VGGTベース手法とLIVOベースラインの両方を上回る性能を実現。

3. 技術・手法の肝は?

- 2段階の coarse-to-fine fusion pipeline。 - 第1段階: pre-fusion module with robust initialization refinement により、各セッション内でVGGTのポーズと点群を coarse metric scale で効率的に推定。 - 第2段階: post-fusion module が cross-modal 3D similarity transformation を強化。bounding-box-based regularization を用いて、LiDARとカメラのFOV不一致に起因するscale distortionを低減。

4. どうやって有効だと検証した?

- 複数のデータセットにわたる広範な実験を実施。 - LiDAR-VGGTがdenseでglobally consistentなcolored point cloudを生成し、VGGTベース手法およびLIVOベースラインを上回ることを示した。 - 新規のcolor point cloud評価ツールキットをオープンソースとして公開予定。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。 - ただし、外部キャリブレーション感度やFOV不一致によるscale distortionへの対処が示されており、これらの課題に関する議論が含まれる可能性がある。

6. 次に読むべき論文は?

- VGGT (3D vision foundation model) - LiDAR inertial visual odometry (LIVO) の代表的手法 - 関連するcross-modal fusionやmetric-scale estimationの研究

※ 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: Lijie Wang, Lianjie Guo, Ziyi Xu, Qianhao Wang, Fei Gao, Xieyuanli Chen

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Reconstructing large-scale colored point clouds is an important task in robotics, supporting perception, navigation, and scene understanding. Despite advances in LiDAR inertial visual odometry (LIVO), its performance remains highly sensitive to extrinsic calibration. Meanwhile, 3D vision foundation models, such as VGGT, suffer from limited scalability in large environments and inherently lack metric scale. To overcome these limitations, we propose LiDAR-VGGT, a novel framework that tightly couples LiDAR inertial odometry with the state-of-the-art VGGT model through a two-stage coarse- to-fine fusion pipeline: First, a pre-fusion module with robust initialization refinement efficiently estimates VGGT poses and point clouds with coarse metric scale within each session. Then, a post-fusion module enhances cross-modal 3D similarity transformation, using bounding-box-based regularization to reduce scale distortions caused by inconsistent FOVs between LiDAR and camera sensors. Extensive experiments across multiple datasets demonstrate that LiDAR-VGGT achieves dense, globally consistent colored point clouds and outperforms both VGGT-based methods and LIVO baselines. The implementation of our proposed novel color point cloud evaluation toolkit will be released as open source.

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