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自己位置推定arXiv:2602.06968

月面着陸のためのKANベース姿勢回帰による視覚オドメトリのアンカリング学習

Learning to Anchor Visual Odometry: KAN-Based Pose Regression for Planetary Landing

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単眼視覚オドメトリとKANベースの絶対姿勢回帰を融合し、ドリフトを抑えつつリアルタイムで高精度な月面着陸向け自己位置推定を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

KANLocは、月面着陸のための単眼6-DoF自己位置推定フレームワーク。Visual Odometry (VO) と軽量な絶対姿勢回帰器を密結合し、Kolmogorov-Arnold Network (KAN) で画像特徴から地図座標への写像を学習。疎だが信頼性の高いglobal pose anchorを生成し、bundle adjustmentで融合することでドリフトを解消しつつ局所運動精度を維持する。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

既存のVOはドリフトが無限に蓄積し、地図ベース絶対位置推定はテクスチャが乏しい・低照度の地形で失敗する。KANLocは両者を統合し、KANベース回帰器のパラメータ効率と、リアルタイム(>=15 FPS)でグローバルに一貫した軌跡を実現。合成・実月着陸データセットで平均並進誤差32%・回転誤差45%削減、軌跡あたり最大45%/48%改善。

3. 技術・手法の肝は?

中核はKANによる画像特徴→地図座標の写像学習で、疎で高信頼なglobal pose anchorを生成。これをbundle adjustmentに融合し、VOのドリフトを打ち消しつつ局所精度を保持。さらにセンサ遮蔽に対するロバスト性を高める専用データ拡張戦略を採用。

4. どうやって有効だと検証した?

現実的な合成データセットと実月着陸データセットの両方で評価。平均並進・回転誤差をそれぞれ32%・45%削減し、軌跡ごとの改善は最大45%/48%に達し、強力なベースラインを上回った。

5. 議論はある?

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は明示されていない。関連手法としてVisual Odometry、map-based absolute localization、bundle adjustment、Kolmogorov-Arnold Network (KAN) が挙げられる。

※ 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: Xubo Luo, Zhaojin Li, Xue Wan, Wei Zhang, Leizheng Shu

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Accurate and real-time 6-DoF localization is mission-critical for autonomous lunar landing, yet existing approaches remain limited: visual odometry (VO) drifts unboundedly, while map-based absolute localization fails in texture-sparse or low-light terrain. We introduce KANLoc, a monocular localization framework that tightly couples VO with a lightweight but robust absolute pose regressor. At its core is a Kolmogorov-Arnold Network (KAN) that learns the complex mapping from image features to map coordinates, producing sparse but highly reliable global pose anchors. These anchors are fused into a bundle adjustment framework, effectively canceling drift while retaining local motion precision. KANLoc delivers three key advances: (i) a KAN-based pose regressor that achieves high accuracy with remarkable parameter efficiency, (ii) a hybrid VO-absolute localization scheme that yields globally consistent real-time trajectories (>=15 FPS), and (iii) a tailored data augmentation strategy that improves robustness to sensor occlusion. On both realistic synthetic and real lunar landing datasets, KANLoc reduces average translation and rotation error by 32% and 45%, respectively, with per-trajectory gains of up to 45%/48%, outperforming strong baselines.

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