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マニピュレーションarXiv:2602.04672

AGILE: エージェント生成による動画からの手と物体のインタラクション再構築

AGILE: Hand-Object Interaction Reconstruction from Video via Agentic Generation

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単眼動画から手と物体の動的なインタラクションを再構築するため、VLMが生成モデルを導いて完全な物体メッシュを合成し、SfMに依存しないアンカー・トラック戦略で物体姿勢を追跡するフレームワークを提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 単眼動画から動的な hand-object interaction を再構成するフレームワーク AGILE を提案。 - 再構成ではなく agentic generation へパラダイムを移行。 - 目的は dexterous manipulation のデータ収集や robotics/VR 向け digital twin 作成。 - 生成した asset は simulation-ready で real-to-sim retargeting に検証。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来は neural rendering 依存で、heavy occlusion 下で断片的・非 simulation-ready な geometry になりがち。 - 従来は脆い SfM 初期化に依存し、in-the-wild 映像で頻繁に失敗。 - AGILE は VLM 誘導の生成で完全・watertight な mesh を occlusion 非依存で合成。 - SfM を完全に回避する anchor-and-track 戦略で頑健性を実現。

3. 技術・手法の肝は?

- agentic pipeline: Vision-Language Model (VLM) が generative model を誘導し、高忠実 texture 付き watertight object mesh を合成。 - anchor-and-track: 単一の interaction onset frame で foundation model により object pose を初期化し、生成 asset と動画観測の視覚類似性で時間伝播。 - contact-aware optimization: semantic・geometric・interaction stability の制約を統合し物理的妥当性を強制。

4. どうやって有効だと検証した?

- HO3D, DexYCB, ARCTIC, in-the-wild videos で広範な実験。 - グローバルな幾何精度で baselines を上回る。 - 従来手法が崩壊する困難なシーケンスで exceptional robustness を示す。 - real-to-sim retargeting により simulation-ready asset を検証。

5. 議論はある?

- 物理的妥当性を優先することで simulation-ready asset を生成。 - 従来の neural rendering や SfM 依存の限界を克服。 - 具体的な制約や失敗ケース、計算コストは要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: neural rendering ベースの hand-object interaction 再構成、Structure-from-Motion (SfM) 初期化手法。 - 関連データセット: HO3D, DexYCB, ARCTIC。 - 関連手法: Vision-Language Model (VLM), generative model, foundation model, contact-aware optimization, real-to-sim retargeting。

※ 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: Jin-Chuan Shi, Binhong Ye, Tao Liu, Junzhe He, Yangjinhui Xu, Xiaoyang Liu, Zeju Li, Hao Chen, Chunhua Shen

分類: cs.CV, cs.GR, cs.RO

原文アブストラクト

Reconstructing dynamic hand-object interactions from monocular videos is critical for dexterous manipulation data collection and creating realistic digital twins for robotics and VR. However, current methods face two prohibitive barriers: (1) reliance on neural rendering often yields fragmented, non-simulation-ready geometries under heavy occlusion, and (2) dependence on brittle Structure-from-Motion (SfM) initialization leads to frequent failures on in-the-wild footage. To overcome these limitations, we introduce AGILE, a robust framework that shifts the paradigm from reconstruction to agentic generation for interaction learning. First, we employ an agentic pipeline where a Vision-Language Model (VLM) guides a generative model to synthesize a complete, watertight object mesh with high-fidelity texture, independent of video occlusions. Second, bypassing fragile SfM entirely, we propose a robust anchor-and-track strategy. We initialize the object pose at a single interaction onset frame using a foundation model and propagate it temporally by leveraging the strong visual similarity between our generated asset and video observations. Finally, a contact-aware optimization integrates semantic, geometric, and interaction stability constraints to enforce physical plausibility. Extensive experiments on HO3D, DexYCB, ARCTIC, and in-the-wild videos reveal that AGILE outperforms baselines in global geometric accuracy while demonstrating exceptional robustness on challenging sequences where prior arts frequently collapse. By prioritizing physical validity, our method produces simulation-ready assets validated via real-to-sim retargeting for robotic applications. Project page: https://agile-hoi.github.io.

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