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ビジュアルオドメトリarXiv:2604.02107

HyVGGT-VO: フィードフォワードモデルと密結合したハイブリッド高密度ビジュアルオドメトリ

HyVGGT-VO: Tightly Coupled Hybrid Dense Visual Odometry with Feed-Forward Models

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従来のスパースVOの効率性とフィードフォワードモデルの高密度再構成能力を統合し、VGGTと密結合した新しいビジュアルオドメトリフレームワークを提案。適応的ハイブリッド追跡と階層的最適化により、高速かつ高精度なポーズ推定と高密度マッピングを実現。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 密なvisual odometry (VO) は姿勢推定と密な3D再構成を提供し、ロボティクスやARの基盤。 - 近年のfeed-forwardモデルは密なmappingに優れるが、密なvisual SLAMに用いると計算負荷が大きく、keyframeでの疎な姿勢出力に制限され、リアルタイム姿勢推定が困難。 - 一方、従来の疎な手法は計算効率と高頻度姿勢出力に優れるが、密な再構成ができない。 - 本研究は、疎なVOの計算効率とfeed-forwardモデルの密な再構成能力を組み合わせたHyVGGT-VOを提案。 - 従来のVOフレームワークとVGGTをtightly coupledした初の試み。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存のVGGTベース手法と比較して約5倍の処理速度向上。 - 屋内EuRoCデータセットで平均軌道誤差を85%削減、屋外KITTIベンチマークで12%削減。 - 従来の疎なVOは密な再構成ができず、feed-forwardモデルはリアルタイム姿勢推定が困難という制限を克服。 - 従来のVOフレームワークとVGGTをtightly coupledした初の研究。

3. 技術・手法の肝は?

- 適応的ハイブリッドトラッキングフロントエンドを設計。従来のoptical flowとVGGT tracking headを動的に切り替え、ロバスト性を確保。 - 階層的最適化フレームワークを導入。VO姿勢とVGGT予測のスケールを共同でrefineし、グローバルなスケール一貫性を保証。 - 疎なVOの計算効率とfeed-forwardモデルの密な再構成能力をtightly coupled。

4. どうやって有効だと検証した?

- 屋内EuRoCデータセットと屋外KITTIベンチマークで評価。 - 既存のVGGTベース手法と比較して約5倍の処理速度向上を達成。 - 平均軌道誤差をEuRoCで85%、KITTIで12%削減。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- VGGT (state-of-the-art feed-forward model) - 従来の疎なVO手法 - 密なvisual SLAMシステム - EuRoCデータセット - KITTIベンチマーク

※ 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: Junxiang Pan, Lipu Zhou, Baojie Chen

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Dense visual odometry (VO), which provides pose estimation and dense 3D reconstruction, serves as the cornerstone for applications ranging from robotics to augmented reality. Recently, feed-forward models have demonstrated remarkable capabilities in dense mapping. However, when these models are used in dense visual SLAM systems, their heavy computational burden restricts them to yielding sparse pose outputs at keyframes while still failing to achieve real-time pose estimation. In contrast, traditional sparse methods provide high computational efficiency and high-frequency pose outputs, but lack the capability for dense reconstruction. To address these limitations, we propose HyVGGT-VO, a novel framework that combines the computational efficiency of sparse VO with the dense reconstruction capabilities of feed-forward models. To the best of our knowledge, this is the first work to tightly couple a traditional VO framework with VGGT, a state-of-the-art feed-forward model. Specifically, we design an adaptive hybrid tracking frontend that dynamically switches between traditional optical flow and the VGGT tracking head to ensure robustness. Furthermore, we introduce a hierarchical optimization framework that jointly refines VO poses and the scale of VGGT predictions to ensure global scale consistency. Our approach achieves an approximately 5x processing speedup compared to existing VGGT-based methods, while reducing the average trajectory error by 85% on the indoor EuRoC dataset and 12% on the outdoor KITTI benchmark. Our code will be publicly available upon acceptance. Project page: https://geneta2580.github.io/HyVGGT-VO.io.

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