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VLMナビゲーションarXiv:2606.01621

Goal2Pixel: ナビゲーション目標をピクセルに接地する視覚言語ナビゲーション

Goal2Pixel: Grounding Goals to Pixels for Vision-Language Navigation

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視覚言語ナビゲーションを、行動予測ではなく画像平面上のナビゲーション可能なピクセル接地として再定式化し、VLMの推論回数を大幅に削減しつつ高性能を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Vision-and-language navigation in continuous environments (VLN-CE) の新しいパラダイム - VLM を基盤とし、ナビゲーションを低レベル行動予測ではなく「ナビゲーブルピクセルのグラウンディング」として再定式化 - 画像平面を VLM 推論とロボット運動の統一空間インターフェースとして使用 - 前進時は可視ナビゲーブルピクセルを予測し、3D waypoint に逆投影して前進 - 非前進行動は画像平面に補助 directive regions を追加し、左/右/下領域を左折/右折/停止として解釈 - 長期的ナビゲーションのため visibility-aware keyframe memory を提案

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の VLM ベース手法は低レベル行動予測としてナビゲーションを扱い、曖昧で短期的運動プリミティブに縛られ、VLM クエリの繰り返しで非効率 - Goal2Pixel は純粋なピクセルベースパラダイムで、行動予測ではなくナビゲーブルピクセルグラウンディングを採用 - 競争力のある state-of-the-art 性能を達成しつつ、VLM 推論呼び出し回数を削減 - R2R-CE Val-Unseen で 54.1% SR、52.5% SPL を 1 エピソードあたり 7.75 VLM calls で達成 - 直接行動予測の 46.62 calls で 32.9% SR と比較して 6 倍少ない呼び出し - RxR-CE でも同様の傾向

3. 技術・手法の肝は?

- 画像平面を VLM 推論とロボット運動の統一空間インターフェースとして使用 - 前進行動: 可視ナビゲーブルピクセルを予測し、3D waypoint に逆投影 - 非前進行動: 画像平面に補助 directive regions を追加し、左/右/下領域を左折/右折/停止として解釈 - 長期的ナビゲーションのため visibility-aware keyframe memory を提案し、コンパクトで情報量の多い履歴表現を実現 - 事前学習済み VLM をナビゲーブルピクセルグラウンディングに適応させるため、semantic embeddings と coordinate-aware auxiliary losses を導入

4. どうやって有効だと検証した?

- R2R-CE Val-Unseen で 54.1% SR、52.5% SPL を 1 エピソードあたり 7.75 VLM calls で達成 - 直接行動予測の 46.62 calls で 32.9% SR と比較して 6 倍少ない呼び出し - RxR-CE でも同様の傾向を確認 - 具体的な検証手法の詳細は要旨からは不明

5. 議論はある?

- 要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されている研究: 直接行動予測 (direct action prediction) を用いる VLM ベース手法 - 関連手法: Vision-language models (VLMs), Vision-and-Language Navigation in Continuous Environments (VLN-CE), R2R-CE, RxR-CE - 同分野の定番: 詳細は要旨からは不明

※ 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: Muyi Bao, Yuxin Cai, Hang Xu, Zongtai Li, Jinxi He, Jingfan Tang, Chen Lv, Ji Zhang, Yaqi Xie, Wenshan Wang

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

Vision-language models (VLMs) have become a common foundation for vision-and-language navigation in continuous environments (VLN-CE). Yet most VLM-based methods cast navigation as low-level action prediction, an interface that is ambiguous, tied to short-horizon motion primitives, and inefficient due to repeated VLM querying. We propose Goal2Pixel, a pure pixel-based paradigm that reformulates VLN-CE as navigable pixel grounding. Rather than predicting actions, Goal2Pixel uses the image plane as a unified spatial interface between VLM reasoning and robot motion: the model predicts a visible navigable pixel to the agent, which is back-projected into a 3D waypoint for forward navigation. For non-forward actions, we append auxiliary directive regions to the image plane, where the left/right/bottom regions are interpreted as turning left, turning right, and stopping, respectively. To enable long-horizon navigation, we propose a visibility-aware keyframe memory for compact and informative history representation. To adapt pretrained VLMs to navigable pixel grounding, we introduce semantic embeddings and coordinate-aware auxiliary losses. Goal2Pixel achieves competitive state-of-the-art performance while requiring fewer VLM inference calls than prior methods. On R2R-CE Val-Unseen it achieves 54.1% SR and 52.5% SPL with just 7.75 VLM calls per episode, 6x fewer than the 46.62 required by direct action prediction at 32.9% SR. The same trend holds on RxR-CE.Project Page: https://baobao0926.github.io/Goal2Pixel/.

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