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視覚エンコーダ/事前学習/模倣学習arXiv:2606.17256

視覚運動制御のための対比的行動-画像事前学習

Contrastive Action-Image Pre-training for Visuomotor Control

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大規模な人間の第一人称ビデオから手のキーポイントを行動の代理として抽出し、対比学習でロボットの視覚エンコーダを事前学習する手法を提案。実機の器用操作タスクで既存手法を30%以上上回る性能を達成した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 視覚運動制御のための視覚エンコーダを事前学習する手法CAIPを提案。 - 大規模エゴセントリック人間動画から手のポーズを抽出し、エンドエフェクタ行動の代理信号として利用。 - 3D手キーポイントと画像の対照学習により、行動と視覚の統合表現を学習。 - ロボット操作データは88時間のみ使用し、32,041時間の人間動画で事前学習。 - 実世界の器用な操作タスクで評価し、折り畳み、注ぎ、細かい操作で30%以上の性能向上。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の視覚エンコーダ(DINOv2, SigLIP, MVP, R3M)を上回る性能。 - インターネット画像・言語データやエゴセントリック人間動画を用いる先行研究と異なり、視覚と行動のペアデータから学習。 - ロボット軌道データの不足を人間動画から行動信号を抽出することで克服。 - 下流の視覚運動制御ポリシーに必要なペア信号を直接学習する点が新しい。

3. 技術・手法の肝は?

- 大規模エゴセントリック動画から3D手キーポイントを抽出し、ロボットの行動空間と自然に整合する表現として使用。 - 対照学習目的関数により、行動と画像の統一表現を学習。 - 人間の手のポーズをエンドエフェクタ行動の代理として扱う。 - ロボット操作データは微調整にのみ使用。

4. どうやって有効だと検証した?

- 実世界の器用な操作セットアップ(Dexmate VegaとSharpa Waveハンズ)で評価。 - 折り畳み、注ぎ、細かい操作タスクで30%以上の性能向上を確認。 - 最先端の視覚エンコーダ(DINOv2, SigLIP, MVP, R3M)と比較。

5. 議論はある?

- 要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- DINOv2, SigLIP, MVP, R3M

※ 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: Yuvan Sharma, Dantong Niu, Anirudh Pai, Zekai Wang, Zhuoyang Liu, Baifeng Shi, Stefano Saravalle, Boning Shao, Ruijie Zheng, Jing Wang, Konstantinos Kallidromitis, Yusuke Kato, Fabio Galasso, Yuke Zhu, Danfei Xu, Linxi "Jim" Fan, Jitendra Malik, Trevor Darrell, Roei Herzig

分類: cs.RO, cs.CV

原文アブストラクト

Existing vision encoders for robotics face a fundamental bottleneck: robotic datasets lack the scale necessary for large-scale pre-training. Prior work circumvents this data scarcity by turning to internet-scale image and language data or egocentric human video. While these models show promise, neither paradigm learns from paired vision and action data, which downstream visuomotor control policies require. However, robot trajectories, the most direct source of this paired signal, are not available at pre-training scale, motivating us to extract action signals from abundant human video instead. To this end, we introduce CAIP (Contrastive Action-Image Pre-training), a vision encoder that treats human hand poses from large-scale egocentric video as a proxy for end-effector actions. By extracting 3D hand keypoints, a representation that aligns naturally with downstream robot action spaces, CAIP learns a unified action-image representation through a contrastive objective. Leveraging 32,041 hours of egocentric human video and only 88 hours of robotic manipulation data, CAIP outperforms state-of-the-art vision encoders including DINOv2, SigLIP, MVP, and R3M. Evaluated on a challenging real-world dexterous manipulation setup using Dexmate Vega and Sharpa Wave hands, CAIP yields performance gains of more than 30% on tasks involving folding, pouring, and fine-grained manipulation. Our results show that our method of contrastive action-centric pre-training yields a scalable path to achieving robust visual representations better suited for physical interaction.

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