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視覚システムarXiv:2604.13476

RobotPan: 身体化知覚のための360度全方位ロボット視覚システム

RobotPan: A 360$^\circ$ Surround-View Robotic Vision System for Embodied Perception

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6台のカメラとLiDARを組み合わせ、ロボット周囲を360度カバーする視覚システムを構築し、リアルタイムレンダリング・再構成・ストリーミングを可能にする3Dガウシアン予測フレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 360°周囲視覚を実現するロボットビジョンシステム - 6台のカメラとLiDARを組み合わせ、完全な360°視覚カバレッジを提供 - フィードフォワードフレームワークRobotPanを提案 - キャリブレーション済みスパースビュー入力からメートルスケールでコンパクトな3D Gaussiansを予測 - リアルタイムレンダリング、再構成、ストリーミングを可能に - ロボティクス向けの360°新規視点合成とメートル法3D再構成のためのマルチセンサデータセットを公開

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のロボット視覚インターフェースは狭い前方視野に限定されるか、複数カメラでも手動切り替えが必要で作業を中断 - 両構成とも動きによるジッターでHMD装着時にシミュレータ酔いを引き起こす - RobotPanは360°視覚カバレッジを提供し、これらの問題を解決 - 先行のフィードフォワード再構成・視点合成手法と比較して、同等の品質を達成しつつ、生成するGaussiansの数が大幅に少ない - 実用的なリアルタイム embodied deployment を可能にする

3. 技術・手法の肝は?

- 6カメラとLiDARを組み合わせた360°視覚システム - RobotPanはフィードフォワードでメートルスケールかつコンパクトな3D Gaussiansを予測 - マルチビュー特徴を統一球面座標表現に持ち上げる - 階層的球面ボクセル事前分布を用いてGaussiansをデコード - ロボット近傍では細かい解像度、遠方では粗い解像度を割り当て、計算冗長性を削減しつつ忠実度を維持 - オンライン融合により、動的コンテンツを更新しつつ、静的領域では外観を選択的に更新して無限成長を防止 - 長いシーケンスをサポート

4. どうやって有効だと検証した?

- 360°新規視点合成とメートル法3D再構成のためのマルチセンサデータセットを公開 - データセットはナビゲーション、マニピュレーション、ロコモーションを実機プラットフォーム上でカバー - 実験により、RobotPanが先行のフィードフォワード再構成・視点合成手法と比較して競争力のある品質を達成しつつ、Gaussiansの数が大幅に少ないことを示す - 実用的なリアルタイム embodied deployment を可能にすることを実証

5. 議論はある?

- 要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 先行のフィードフォワード再構成手法(例:pixelNeRF, IBRNet, MVSNeRFなど) - 視点合成手法(例:NeRF, 3D Gaussian Splattingなど) - 360°視覚や周囲視覚に関するロボティクス研究 - マルチセンサデータセットを利用した研究

※ 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: Jiahao Ma, Qiang Zhang, Peiran Liu, Zeran Su, Pihai Sun, Gang Han, Wen Zhao, Wei Cui, Zhang Zhang, Zhiyuan Xu, Renjing Xu, Jian Tang, Miaomiao Liu, Yijie Guo

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Surround-view perception is increasingly important for robotic navigation and loco-manipulation, especially in human-in-the-loop settings such as teleoperation, data collection, and emergency takeover. However, current robotic visual interfaces are often limited to narrow forward-facing views, or, when multiple on-board cameras are available, require cumbersome manual switching that interrupts the operator's workflow. Both configurations suffer from motion-induced jitter that causes simulator sickness in head-mounted displays. We introduce a surround-view robotic vision system that combines six cameras with LiDAR to provide full 360$^\circ$ visual coverage, while meeting the geometric and real-time constraints of embodied deployment. We further present \textsc{RobotPan}, a feed-forward framework that predicts \emph{metric-scaled} and \emph{compact} 3D Gaussians from calibrated sparse-view inputs for real-time rendering, reconstruction, and streaming. \textsc{RobotPan} lifts multi-view features into a unified spherical coordinate representation and decodes Gaussians using hierarchical spherical voxel priors, allocating fine resolution near the robot and coarser resolution at larger radii to reduce computational redundancy without sacrificing fidelity. To support long sequences, our online fusion updates dynamic content while preventing unbounded growth in static regions by selectively updating appearance. Finally, we release a multi-sensor dataset tailored to 360$^\circ$ novel view synthesis and metric 3D reconstruction for robotics, covering navigation, manipulation, and locomotion on real platforms. Experiments show that \textsc{RobotPan} achieves competitive quality against prior feed-forward reconstruction and view-synthesis methods while producing substantially fewer Gaussians, enabling practical real-time embodied deployment.

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