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オドメトリarXiv:2603.06205

KISS-IMU: 運動バランス学習と不確実性認識推論による自己教師あり慣性オドメトリ

KISS-IMU: Self-supervised Inertial Odometry with Motion-balanced Learning and Uncertainty-aware Inference

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LiDARベースのICPとポーズグラフ最適化を教師信号として用い、IMUのみを自己教師ありで学習する慣性オドメトリ手法を提案。運動バランス学習と不確実性に基づく適応重み付けにより、多様な環境でのロバスト性を実現した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 慣性計測装置(IMU)を用いた自己教師あり慣性オドメトリフレームワーク「KISS-IMU」を提案。 - 地上真値データへの依存を排除し、LiDARベースのICP登録とポーズグラフ最適化を監督信号として利用。 - 四足歩行ロボットを含む多様な実世界プラットフォームで評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の深層学習ベース慣性オドメトリは地上真値データに強く依存し、スケーラビリティと一般化に限界があった。 - KISS-IMUは自己教師あり学習により地上真値不要で、多様な環境への適応が可能。 - LiDARは軽量な監督信号としてのみ使用し、追加の学習プロセスやマルチモーダル学習を必要としない。

3. 技術・手法の肝は?

- 運動に応じたバランス学習(motion-aware balanced training)でIMUを安定化。 - 推論時の不確実性駆動型適応重み付け(uncertainty-driven adaptive weighting)でIMUを強化。 - LiDARベースのICP登録とポーズグラフ最適化を監督信号として使用。 - IMUネットワークのみを自己教師ありで学習。

4. どうやって有効だと検証した?

- 四足歩行ロボットを含む多様な実世界プラットフォームで包括的な実験を実施。 - 多様な運動パターンとシナリオでの性能を評価。 - 詳細は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 地上真値やマルチモーダル学習に依存せず、堅牢性を確保できる設計を強調。 - 限界や議論の詳細は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- LiDARベースのICP登録(例:LOAM、LeGO-LOAM) - ポーズグラフ最適化(例:g2o、GTSAM) - 自己教師あり慣性オドメトリ(例:SelfOdom、IDOL) - 不確実性を考慮した深層学習(例:Bayesian Neural Networks)

※ 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: Jiwon Choi, Hogyun Kim, Geonmo Yang, Juhui Lee, Younggun Cho

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Inertial measurement units (IMUs), which provide high-frequency linear acceleration and angular velocity measurements, serve as fundamental sensing modalities in robotic systems. Recent advances in deep neural networks have led to remarkable progress in inertial odometry. However, the heavy reliance on ground truth data during training fundamentally limits scalability and generalization to unseen and diverse environments. We propose KISS-IMU, a novel self-supervised inertial odometry framework that eliminates ground truth dependency by leveraging simple LiDAR-based ICP registration and pose graph optimization as a supervisory signal. Our approach embodies two key principles: keeping the IMU stable through motion-aware balanced training and keeping the IMU strong through uncertainty-driven adaptive weighting during inference. To evaluate performance across diverse motion patterns and scenarios, we conducted comprehensive experiments on various real-world platforms, including quadruped robots. Importantly, we train only the IMU network in a self-supervised manner, with LiDAR serving solely as a lightweight supervisory signal rather than requiring additional learnable processes. This design enables the framework to ensure robustness without relying on joint multi-modal learning or ground truth supervision. The supplementary materials are available at https://sparolab.github.io/research/kiss_imu.

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