深部目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)的不確定性量化研究

NVIDIA 德克薩斯大學(xué)，奧斯丁和加州理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單、高效、即插即用的不確定性量化方法，用于六自由度（自由度）物體姿態(tài)估計(jì)任務(wù)，使用 K 預(yù)先訓(xùn)練的估計(jì)器與不同的體系結(jié)構(gòu)和/或訓(xùn)練數(shù)據(jù)源的集合。

研究人員在 2021 年國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化會(huì)議（ ICRA 2021 ）上發(fā)表了他們的論文“ 用于深部目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)的快速不確定性量化（ FastUQ ） ”。

FastUQ 主要研究深部目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)的不確定性量化問(wèn)題。在基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)中（參見(jiàn) NVIDIA DOPE ），一個(gè)很大的挑戰(zhàn)是基于深度學(xué)習(xí)的姿態(tài)估計(jì)器 MIG 不能對(duì)其姿態(tài)預(yù)測(cè)過(guò)于自信。

例如，下面的兩個(gè)圖是操縱任務(wù)中來(lái)自攝影模型的“番茄醬”對(duì)象的姿勢(shì)估計(jì)結(jié)果。兩個(gè)結(jié)果都很有把握，但左一個(gè)是不正確的。

解決的另一個(gè)挑戰(zhàn)是 sim2real 缺口。通常，基于深度學(xué)習(xí)的姿態(tài)估計(jì)器是從合成數(shù)據(jù)集（由 NVIDIA 的光線跟蹤渲染器 NViSII ）中訓(xùn)練出來(lái)的，但是我們希望將這些估計(jì)器應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界并量化不確定性。例如，左圖來(lái)自合成 NViSII 數(shù)據(jù)集，右圖來(lái)自真實(shí)世界。

在本計(jì)畫(huà)中，我們提出一種基于集合的方法來(lái)快速量化基于深度學(xué)習(xí)的姿態(tài)估計(jì)器的不確定性。這一想法在下面兩幅圖中得到了證明，在左邊的圖中，集合中的深層模型彼此不一致，這意味著更多的不確定性；在右圖中，這些模型彼此一致，反映了較少的不確定性。

這項(xiàng)研究絕對(duì)是跨學(xué)科的，由 NVIDIA 的不同研究團(tuán)隊(duì)共同努力解決：

由 Anima Anandkumar 領(lǐng)導(dǎo)的人工智能算法團(tuán)隊(duì)和西雅圖的 NVIDIA 人工智能機(jī)器人研究實(shí)驗(yàn)室正在研究不確定性量化方法

Jan Kautz 領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)習(xí)和感知研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)訓(xùn)練深部物體姿態(tài)估計(jì)模型，并從 NVIDIA 的光線跟蹤渲染器 NViSII 提供真實(shí)感合成數(shù)據(jù)

為了訓(xùn)練深度估計(jì)和生成高保真的真實(shí)感合成數(shù)據(jù)集，團(tuán)隊(duì)使用 NVIDIA V100GPU 和 NVIDIA OptiX （ C ++ / CUDA 后端）進(jìn)行加速。

FastUQ 是一種新的用于深部目標(biāo)姿態(tài)估計(jì)的快速不確定性量化方法，具有高效、即插即用的特點(diǎn)，支持一類(lèi)通用的姿態(tài)估計(jì)任務(wù)。這項(xiàng)研究在自主駕駛和一般自主性方面具有潛在的重大影響，包括更穩(wěn)健和安全的感知，以及不確定性感知控制和規(guī)劃。

關(guān)于作者

Yuke Zhu 是 NVIDIA 人工智能算法團(tuán)隊(duì)的研究員。他獲得了碩士和博士學(xué)位。斯坦福大學(xué)的學(xué)位。他的博士學(xué)位。論文圍繞閉合感知 - 動(dòng)作回路，使機(jī)器人智能更具普遍性，更適用于控制較少的環(huán)境。他的研究處于機(jī)器人學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的交叉點(diǎn)。他開(kāi)發(fā)了感知和控制的計(jì)算方法，產(chǎn)生了智能機(jī)器人的行為。通過(guò)他的工作，他渴望教會(huì)機(jī)器人理解周?chē)囊曈X(jué)世界并與之互動(dòng)。他的專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到了各種新聞媒體、領(lǐng)先科技機(jī)構(gòu)和獎(jiǎng)項(xiàng)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。他的作品曾多次獲得獎(jiǎng)項(xiàng)和提名，包括 ICRA 2019 年最佳會(huì)議論文獎(jiǎng)。他的作品曾被麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論和斯坦福新聞等媒體報(bào)道。

審核編輯：郭婷