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歩行者意図予測arXiv:2603.19533

心理学的特徴とTransformer融合による歩行者横断意図予測

Pedestrian Crossing Intent Prediction via Psychological Features and Transformer Fusion

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歩行者の横断意図を、注意・位置・状況・相互作用の4つの行動ストリームをTransformerで融合し、不確実性も考慮して予測する軽量モデルを提案した。PSIベンチマークで高い性能を示し、選択的予測により精度も向上した。

詳しい要約

1. どんなもの?

歩行者の横断意図予測のための軽量で社会的文脈を考慮したアーキテクチャ。attention, position, situation, interactionの4つの行動ストリームをhighway encoderで融合し、4-token Transformerとglobal self-attention poolingで統合する。不確実性定量化のためvariational bottleneckとMahalanobis距離検出器を備える。PSI 1.0とPSI 2.0で評価。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

PSI 1.0ベンチマークで最近のvision language modelを上回り、F1 0.9, AUC-ROC 0.94, MCC 0.78を達成。構造化された解釈可能な特徴のみを使用。PSI 2.0では先行結果が存在しないため、F1 0.78, AUC-ROC 0.79の初期ベースラインを確立。

3. 技術・手法の肝は?

4つの行動ストリーム(attention, position, situation, interaction)をhighway encoderで処理し、compactな4-token Transformerとglobal self-attention poolingで融合。不確実性のためvariational bottleneckのKL divergenceでepistemic uncertaintyを捉え、Mahalanobis距離検出器でdistributional shiftを同定。これによりcalibrated probabilitiesとrisk scoresを効率的に得る。

4. どうやって有効だと検証した?

PSI 1.0ベンチマークでF1 0.9, AUC-ROC 0.94, MCC 0.78を達成し、vision language modelと比較。PSI 2.0ではF1 0.78, AUC-ROC 0.79のベースラインを確立。Mahalanobisスコアに基づくselective predictionで80%カバレッジ時にテスト精度が最大0.4ポイント向上。attention heatmapの定性評価も実施。

5. 議論はある?

提案手法はmodality-agnosticでvision language pipelineと統合容易、リソース制約プラットフォームでのrisk-aware intent predictionに適する。attention heatmapは曖昧さの下でクロスストリームの焦点がどう変わるかを示す。PSI 2.0では先行結果がないため初期ベースラインの位置づけ。

6. 次に読むべき論文は?

PSI 1.0およびPSI 2.0ベンチマーク、比較対象のvision language model、highway encoder、Transformer、variational bottleneck、Mahalanobis距離検出器、selective prediction。関連分野の定番としてpedestrian intention predictionの既存手法。

※ 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: Sima Ashayer, Hoang H. Nguyen, Yu Liang, Mina Sartipi

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

Pedestrian intention prediction needs to be accurate for autonomous vehicles to navigate safely in urban environments. We present a lightweight, socially informed architecture for pedestrian intention prediction. It fuses four behavioral streams (attention, position, situation, and interaction) using highway encoders, a compact 4-token Transformer, and global self-attention pooling. To quantify uncertainty, we incorporate two complementary heads: a variational bottleneck whose KL divergence captures epistemic uncertainty, and a Mahalanobis distance detector that identifies distributional shift. Together, these components yield calibrated probabilities and actionable risk scores without compromising efficiency. On the PSI 1.0 benchmark, our model outperforms recent vision language models by achieving 0.9 F1, 0.94 AUC-ROC, and 0.78 MCC by using only structured, interpretable features. On the more diverse PSI 2.0 dataset, where, to the best of our knowledge, no prior results exist, we establish a strong initial baseline of 0.78 F1 and 0.79 AUC-ROC. Selective prediction based on Mahalanobis scores increases test accuracy by up to 0.4 percentage points at 80% coverage. Qualitative attention heatmaps further show how the model shifts its cross-stream focus under ambiguity. The proposed approach is modality-agnostic, easy to integrate with vision language pipelines, and suitable for risk-aware intent prediction on resource-constrained platforms.

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