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ナビゲーションarXiv:2605.13328

視覚と言語によるナビゲーションの限界は何か?

What Limits Vision-and-Language Navigation ?

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シミュレーションから実世界への展開で性能が低下するVLNエージェントの問題を解決するため、ステレオ視覚と目標位置の事前知識を用いたStereoNavを提案し、少ないパラメータとデータで最先端の性能を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Vision-and-Language Navigation (VLN) の実世界展開における性能劣化問題を扱う研究。 - 劣化要因として知覚不安定性(照明変化、motion blur)と指示の曖昧さを指摘。 - 既存のモデル規模・訓練データ拡大では限界があると主張。 - ボトルネックは robust な spatial grounding と cross-domain priors の欠如とする。 - 提案手法 StereoNav は Vision-Language-Action フレームワーク。 - 実世界ナビゲーションの一貫性向上を目的とする。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来はモデル規模や訓練データの拡大で simulation と real-world のギャップを埋めようとした。 - 本手法は scaling ではなく、Target-Location Priors と stereo vision で課題解決を図る。 - より少ないパラメータと訓練データで state-of-the-art を達成。 - R2R-CE と RxR-CE で egocentric RGB 性能の最高スコアを記録。 - 実世界ロボット展開で複雑・非構造環境での信頼性を大幅改善。

3. 技術・手法の肝は?

- Target-Location Priors を導入し、ドメイン間で不変な安定視覚ガイダンスを提供。 - 指示が曖昧でもエージェントを効果的に grounding する。 - stereo vision を活用し、semantics と geometry の統合表現を構築。 - 深度認識を強化し、正確な action prediction を可能にする。 - motion blur や illumination shifts などの視覚外乱を緩和。

4. どうやって有効だと検証した?

- R2R-CE と RxR-CE で実験を実施。 - egocentric RGB 性能で state-of-the-art を達成。 - SR と SPL スコアは R2R-CE で 81.1% と 68.3%、RxR-CE で 67.5% と 52.0%。 - 先行の scaling ベース手法より大幅に少ないパラメータと訓練データで達成。 - 実世界ロボット展開で複雑・非構造環境でのナビゲーション信頼性向上を確認。

5. 議論はある?

- 性能劣化の主因は知覚不安定性と指示の曖昧さであると議論。 - scaling ではボトルネックを解決できないと主張。 - robust な spatial grounding と cross-domain priors の重要性を強調。 - 実世界展開の信頼性向上を確認したが、詳細な限界や失敗事例は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- R2R-CE および RxR-CE のベンチマーク研究。 - Vision-and-Language Navigation (VLN) の既存手法。 - scaling ベースの VLN アプローチ。 - stereo vision を用いた embodied navigation 研究。 - Target-Location Priors に関連する grounding 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: Yunheng Wang, Yuetong Fang, Taowen Wang, Lusong Li, Kun Liu, Junzhe Xu, Zizhao Yuan, Yixiao Feng, Jiaxi Zhang, Wei Lu, Zecui Zeng, Renjing Xu

分類: cs.RO, cs.AI, cs.CL, cs.CV

原文アブストラクト

Vision-and-Language Navigation (VLN) is a cornerstone of embodied intelligence. However, current agents often suffer from significant performance degradation when transitioning from simulation to real-world deployment, primarily due to perceptual instability (e.g., lighting variations and motion blur) and under-specified instructions. While existing methods attempt to bridge this gap by scaling up model size and training data, we argue that the bottleneck lies in the lack of robust spatial grounding and cross-domain priors. In this paper, we propose StereoNav, a robust Vision-Language-Action framework designed to enhance real-world navigation consistency. To address the inherent gap between synthetic training and physical execution, we introduce Target-Location Priors as a persistent bridge. These priors provide stable visual guidance that remains invariant across domains, effectively grounding the agent even when instructions are vague. Furthermore, to mitigate visual disturbances like motion blur and illumination shifts, StereoNav leverages stereo vision to construct a unified representation of semantics and geometry, enabling precise action prediction through enhanced depth awareness. Extensive experiments on R2R-CE and RxR-CE demonstrate that StereoNav achieves state-of-the-art egocentric RGB performance, with SR and SPL scores of 81.1% and 68.3%, and 67.5% and 52.0%, respectively, while using significantly fewer parameters and less training data than prior scaling-based approaches. More importantly, real-world robotic deployments confirm that StereoNav substantially improves navigation reliability in complex, unstructured environments. Project page: https://yunheng-wang.github.io/stereonav-public.github.io.

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