DiffusionNOCS: Managing Symmetry and Uncertainty in Category-level Pose Estimation

Kernekoncepter

Diffusion models with multi-modal inputs effectively handle symmetry and uncertainty in category-level pose estimation.

Resumé

I. Abstract

• Addressing challenges in category-level pose estimation.
• Proposing a probabilistic model using diffusion for dense canonical maps.
• Demonstrating effectiveness on real datasets despite training on synthetic data.

II. Introduction

• Object pose estimation in computer vision and robotics.
• Challenges in category-level pose estimation.
• Handling ambiguity and generalization issues.

III. Method

• Task description: Estimating 6D pose from a single image.
• Overview: Dense canonical map estimator using diffusion models.
• NOCS Estimator with Diffusion Models: Leveraging DDPMs for NOCS map estimation.
• Representations for Conditioning: Using surface normals, RGB, DINOv2 features, and category IDs.
• Selectable Input Representations: Flexible approach for different input combinations.
• Synthetic Data Generation: Domain-agnostic method for training data generation.
• Pipeline for Category-Level Pose Estimation: Inference pipeline overview.
• Handling Uncertainty for Robust Estimation: Boosting performance with multiple noise sampling.

IV. Experiments

• Evaluation on NOCS Real 275 benchmark and Generalization benchmark.
• Comparisons to State of the Art methods.
• Analysis on symmetric objects and multimodal input representations.
• Ablation study on PCA and noise parameters.

Statistik

"Our method achieves mAPs of 35.0, 66.7, and 77.1 on NOCS Real 275 benchmark."
"Using both surface normals and DINO features shows over 10 percent improvement compared to using only normals."
"Our method significantly outperforms all SOTA baselines trained on synthetic data on the NOCS benchmark."

Citater

"Despite being trained solely on synthetic data, our approach achieves state-of-the-art performance and unprecedented generalization qualities."
"Our method demonstrates strong results compared to methods trained on a combination of real and synthetic datasets."

Vigtigste indsigter udtrukket fra

DiffusionNOCS

by Takuya Ikeda... kl. arxiv.org 03-06-2024

https://arxiv.org/pdf/2402.12647.pdf

Dybere Forespørgsler

질문 1

제안된 방법은 자세 추정에서 대칭과 불확실성의 도전을 어떻게 더 효과적으로 다룰 수 있습니까?

답변 1

이 논문에서 제안된 방법은 확률적 모델을 활용하여 대칭 물체와 불확실성을 효과적으로 다룹니다. 대칭 물체의 경우 여러 가능한 자세를 추정할 수 있도록 확산 모델을 활용하여 다수의 가능한 자세를 예측합니다. 이를 통해 부분적인 물체 모양을 복구하고 자세 추정에 필수적인 대응을 수립하는 데 중요한 밀도 정규화된 객체 좌표 공간(NOCS) 맵을 추정합니다. 또한, 다중 모달 입력 표현과 확산 모델의 강점을 결합하여 성능을 향상시키는 중요한 구성 요소를 도입합니다. 이를 통해 대칭 문제와 같은 불확실성을 자연스럽게 처리하고 배경 학습 데이터만을 사용하여도 최첨단 성능과 전례 없는 일반화 품질을 달성합니다. 이 방법은 대칭 물체의 다양한 자세 추정과 새로운 환경에서의 일반화에 대한 도전을 효과적으로 극복할 수 있습니다.

질문 2

확산 모델과 다중 모달 입력을 사용하는 것이 자세 추정을 넘어 컴퓨터 비전 작업에 어떤 영향을 미치나요?

답변 2

확산 모델과 다중 모달 입력을 사용하는 것은 자세 추정뿐만 아니라 컴퓨터 비전의 다른 작업에도 중요한 영향을 미칩니다. 다중 모달 입력은 더 많은 정보를 제공하고 다양한 측면에서 데이터를 보와 분석할 수 있도록 도와줍니다. 예를 들어, 이미지 분류, 객체 감지, 세분화, 인식 및 추적과 같은 다양한 컴퓨터 비전 작업에서 다중 모달 입력을 활용하면 성능을 향상시키고 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 또한, 확산 모델은 데이터의 다양성과 불확실성을 처리하는 데 효과적이며, 생성 모델로서 다양한 응용 프로그램에 적용될 수 있습니다. 이러한 방법은 컴퓨터 비전 분야에서의 다양한 작업에 새로운 가능성을 제시하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

질문 3

확률적 모델링과 다중 모달 표현의 개념을 컴퓨터 비전 이외의 다른 영역에 어떻게 적용할 수 있나요?

답변 3

확률적 모델링과 다중 모달 표현의 개념은 컴퓨터 비전 이외의 다른 영역에도 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 자연어 처리, 음성 인식, 의료 이미징, 로봇 공학, 금융 분석 및 자율 주행 자동차와 같은 다양한 분야에서 이러한 개념을 적용할 수 있습니다. 확률적 모델링은 불확실성을 효과적으로 처리하고 예측의 신뢰도를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 다중 모달 표현은 다양한 유형의 데이터를 통합하고 다양한 정보를 활용하여 더 풍부한 분석을 제공할 수 있습니다. 이러한 개념은 다른 분야에서도 혁신적인 해결책을 개발하고 문제를 해결하는 데 유용할 수 있습니다.