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セグメンテーションarXiv:2605.21007

LiteViLNet: 効率的な道路セグメンテーションのための軽量ビジョン-LiDAR融合ネットワーク

LiteViLNet: Lightweight Vision-LiDAR Fusion Network for Efficient Road Segmentation

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RGBとLiDARの情報を軽量に融合し、エッジデバイスでも高速動作する道路セグメンテーションネットワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 目的: 自動運転やロボティクス向けの道路セグメンテーションを、リソース制約のあるエッジデバイスでリアルタイムに実行すること。 - 提案: LiteViLNet という軽量マルチモーダルネットワーク。 - 入力: RGB 画像と LiDAR 点群を融合。 - 特徴: 軽量エンコーダと効率的な融合モジュールで高精度と高速推論を両立。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存手法: 高精度だが重い transformer ベースのエンコーダが主流で、エッジ展開が困難。 - 提案手法: 軽量設計で、CNN ベース手法の中で最高精度 (MaxF 96.36%) を達成。 - 比較: 大規模 transformer モデルに匹敵する精度を、はるかに少ないパラメータ (14.04M) で実現。 - 速度: 163.79 FPS (RTX 4060 Ti) と高速で、多くの重量級手法を凌駕。

3. 技術・手法の肝は?

- アーキテクチャ: デュアルストリーム軽量エンコーダと depth-wise separable convolutions を採用。 - 融合: Multi-Scale Feature Fusion Module (MSFM) で異なるレベルでのクロスモーダル相互作用を実現。 - 長距離依存: large-kernel-bridge モジュールで線形計算量で長距離依存を捕捉。 - 効率: 最小限のパラメータで階層的特徴を抽出。

4. どうやって有効だと検証した?

- データセット: KITTI Road データセットと実世界アプリケーションで実験。 - 結果: MaxF スコア 96.36% を達成し、CNN ベース手法で最高、transformer ベースと同等。 - 効率: モデル単体推論で 163.79 FPS (RTX 4060 Ti)、22.18 FPS (Jetson Orin NX)。 - 結論: 精度と効率のバランスが実証され、エッジ展開の可能性を確認。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。ただし、精度と効率のトレードオフやエッジデバイスでの実用性が議論の焦点と推測される。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: transformer ベースの道路セグメンテーション手法、CNN ベース手法。 - 関連手法: KITTI Road データセットを用いたマルチモーダル融合研究。 - 同分野の定番: 軽量セグメンテーションネットワーク (例: MobileNet, EfficientNet ベース)、LiDAR とカメラの融合手法。

※ 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: Daojie Peng, Bingtao Wang, Fulong Ma, Liang Zhang, Jun Ma

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

Road segmentation is a fundamental perception task for autonomous driving and intelligent robotic systems, requiring both high accuracy and real-time inference, especially for deployment on resource-constrained edge devices. Existing multi-modal road segmentation methods often rely on heavy transformer-based encoders to achieve state-of-the-art performance, but their enormous computational cost prohibits real-time deployment on embedded platforms. To address this dilemma, we propose LiteViLNet, a lightweight multi-modal network that fuses RGB texture information and LiDAR geometric information for efficient road segmentation. Specifically, we design a dual-stream lightweight encoder and depth-wise separable convolutions to extract hierarchical features from both modalities with minimal parameters. We further propose a Multi-Scale Feature Fusion Module (MSFM) to facilitate cross-modal interaction at different levels, and a large-kernel-bridge module to capture long-range dependencies with linear complexity. Extensive experiments on the KITTI Road dataset and real-world applications demonstrate that LiteViLNet achieves a promising balance between accuracy and efficiency. Notably, with only 14.04M parameters, our model attains a 96.36% MaxF score, ranking the best among all CNN-based methods and being comparable to larger transformer-based models, and runs at 163.79 FPS in model-only inference on RTX 4060 Ti (22.18 FPS on Jetson Orin NX). It outperforms numerous heavy-weight methods in inference speed while maintaining highly competitive accuracy, fully validating the potential of LiteViLNet for real-time embedded deployment in autonomous driving and intelligent robotics.

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