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基盤モデルarXiv:2601.18923

DeFM: 深度画像からロボティクスの基盤表現を学習

DeFM: Learning Foundation Representations from Depth for Robotics

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6000万枚の深度画像で自己蒸留により事前学習した基盤モデルDeFMを提案し、分類・セグメンテーション・ナビゲーション・歩行・マニピュレーションで最先端性能とsim-to-real汎化を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

DeFMは、ロボティクス応用のためにdepth画像のみで学習された自己教師あり基盤モデルである。 - DINO-style self-distillation objectiveを用い、厳選された60M depth画像データセットで学習。 - 多様な環境・タスク・センサに汎化する幾何学的・意味的表現を獲得。 - 複数スケールでのmetric awarenessを保持する新規入力正規化戦略を導入。 - リソース制約のあるロボットシステム向けにコンパクトモデルへ蒸留。 - depthベースのclassification, segmentation, navigation, locomotion, manipulationベンチマークで評価。 - 学習済みモデルを公開し、タスク固有のfine-tuningなしで利用可能。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

depthモダリティの表現学習はRGBに比べて未開拓であり、RGBでは大規模基盤モデルが最先端を定義している。 - DeFMはdepth画像のみで学習する自己教師あり基盤モデルを提示し、このギャップに対処。 - 従来のdepthベースのロボティクス学習と比べ、多様な環境・タスク・センサへの汎化とsim-to-real転移を示す。 - depthベースの複数ベンチマークでstate-of-the-art性能を達成。 - タスク固有のfine-tuningなしでoff-the-shelf利用可能な点が先行研究と異なる。

3. 技術・手法の肝は?

技術の肝は以下の通り。 - DINO-style self-distillation objectiveをdepth画像に適用。 - 60M depth画像の厳選データセットで自己教師あり学習。 - 複数スケールでのmetric awarenessを保持する新規入力正規化戦略。 - 学習したDeFMをリソース制約のあるロボットシステム向けにコンパクトモデルへ蒸留。 - これにより幾何学的・意味的表現を獲得し、多様な環境・タスク・センサに汎化。

4. どうやって有効だと検証した?

depthベースのclassification, segmentation, navigation, locomotion, manipulationベンチマークで評価。 - DeFMはstate-of-the-art性能を達成。 - simulationからreal-world環境への強い汎化を示す。 - 学習済みモデルを公開し、タスク固有のfine-tuningなしで利用可能であることを示す。

5. 議論はある?

要旨からは不明。 - 限界や議論の詳細は要旨に記載されていない。 - 今後の課題や制約についても要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

要旨で参照/比較されている研究や関連手法は明示されていない。 - 同分野の定番として、RGB基盤モデル(例: DINO, DINOv2)やdepthベースのロボティクス学習、sim-to-real転移に関する研究が挙げられる。 - 具体的な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: Manthan Patel, Jonas Frey, Mayank Mittal, Fan Yang, Alexander Hansson, Amir Bar, Cesar Cadena, Marco Hutter

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Depth sensors are widely deployed across robotic platforms, and advances in fast, high-fidelity depth simulation have enabled robotic policies trained on depth observations to achieve robust sim-to-real transfer for a wide range of tasks. Despite this, representation learning for depth modality remains underexplored compared to RGB, where large-scale foundation models now define the state of the art. To address this gap, we present DeFM, a self-supervised foundation model trained entirely on depth images for robotic applications. Using a DINO-style self-distillation objective on a curated dataset of 60M depth images, DeFM learns geometric and semantic representations that generalize to diverse environments, tasks, and sensors. To retain metric awareness across multiple scales, we introduce a novel input normalization strategy. We further distill DeFM into compact models suitable for resource-constrained robotic systems. When evaluated on depth-based classification, segmentation, navigation, locomotion, and manipulation benchmarks, DeFM achieves state-of-the-art performance and demonstrates strong generalization from simulation to real-world environments. We release all our pretrained models, which can be adopted off-the-shelf for depth-based robotic learning without task-specific fine-tuning. Webpage: https://de-fm.github.io/

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