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軌道予測arXiv:2603.06231

観測適応型軌道予測のための時間適応的プログレッシブ蒸留

TaPD: Temporal-adaptive Progressive Distillation for Observation-Adaptive Trajectory Forecasting in Autonomous Driving

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可変長の観測履歴に対応する軌道予測フレームワークTaPDを提案。長い履歴の教師から短い履歴の生徒へ知識を蒸留し、極端に短い履歴は過去の補完モジュールで補うことで、予測精度を向上させる。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 自動運転向けの軌道予測フレームワーク TaPD を提案。 - 観測履歴長が可変・極端に短い場合でも適応する trajectory forecasting を目指す。 - 2 モジュール構成: Observation-Adaptive Forecaster (OAF) と Temporal Backfilling Module (TBM)。 - plug-and-play で他予測器にも適用可能な統合フレームワーク。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存予測器は固定長履歴を仮定し、可変・短観測で性能が大きく劣化。 - TaPD は全観測長で強力な baseline を一貫して上回る。 - 特に極短入力で大きな改善。 - HiVT など他予測器も plug-and-play で改善。

3. 技術・手法の肝は?

- OAF は progressive knowledge distillation (PKD) を基盤。 - 長履歴 teacher から短履歴 student へ階層的特徴回帰で運動パターン知識を転移。 - cosine-annealed distillation weighting で予測監督と特徴整合のバランスを取る。 - 極短履歴では TBM が scene evolution を条件に欠損履歴を backfill。 - decoupled pretrain-reconstruct-finetune protocol で実運動 prior を保持。

4. どうやって有効だと検証した?

- Argoverse 1 と Argoverse 2 で広範な実験。 - 全観測長で強力な baseline を一貫して上回る。 - 極短入力で特に大きな gains。 - HiVT など他予測器を plug-and-play で改善。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- HiVT - Argoverse 1 - Argoverse 2 - progressive knowledge distillation (PKD) 関連研究

※ 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: Mingyu Fan, Yi Liu, Hao Zhou, Deheng Qian, Mohammad Haziq Khan, Matthias Raetsch

分類: cs.CV, cs.AI, cs.RO

原文アブストラクト

Trajectory prediction is essential for autonomous driving, enabling vehicles to anticipate the motion of surrounding agents to support safe planning. However, most existing predictors assume fixed-length histories and suffer substantial performance degradation when observations are variable or extremely short in real-world settings (e.g., due to occlusion or a limited sensing range). We propose TaPD (Temporal-adaptive Progressive Distillation), a unified plug-and-play framework for observation-adaptive trajectory forecasting under variable history lengths. TaPD comprises two cooperative modules: an Observation-Adaptive Forecaster (OAF) for future prediction and a Temporal Backfilling Module (TBM) for explicit reconstruction of the past. OAF is built on progressive knowledge distillation (PKD), which transfers motion pattern knowledge from long-horizon "teachers" to short-horizon "students" via hierarchical feature regression, enabling short observations to recover richer motion context. We further introduce a cosine-annealed distillation weighting scheme to balance forecasting supervision and feature alignment, improving optimization stability and cross-length consistency. For extremely short histories where implicit alignment is insufficient, TBM backfills missing historical segments conditioned on scene evolution, producing context-rich trajectories that strengthen PKD and thereby improve OAF. We employ a decoupled pretrain-reconstruct-finetune protocol to preserve real-motion priors while adapting to backfilled inputs. Extensive experiments on Argoverse 1 and Argoverse 2 show that TaPD consistently outperforms strong baselines across all observation lengths, delivers especially large gains under very short inputs, and improves other predictors (e.g., HiVT) in a plug-and-play manner. Code will be available at https://github.com/zhouhao94/TaPD.

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