Hand-eye calibration through visual localization is a critical capability for robotic manipulation in open-world environments. However, most deep learning-based calibration models suffer from catastrophic forgetting when adapting into unseen data amongst open-world scene changes, while simple rehearsal-based continual learning strategy cannot well mitigate this issue. To overcome this challenge, we propose a continual hand-eye calibration framework, enabling robots to adapt to sequentially encountered open-world manipulation scenes through spatially replay strategy and structure-preserving distillation. Specifically, a Spatial-Aware Replay Strategy (SARS) constructs a geometrically uniform replay buffer that ensures comprehensive coverage of each scene pose space, replacing redundant adjacent frames with maximally informative viewpoints. Meanwhile, a Structure-Preserving Dual Distillation (SPDD) is proposed to decompose localization knowledge into coarse scene layout and fine pose precision, and distills them separately to alleviate both types of forgetting during continual adaptation. As a new manipulation scene arrives, SARS provides geometrically representative replay samples from all prior scenes, and SPDD applies structured distillation on these samples to retain previously learned knowledge. After training on the new scene, SARS incorporates selected samples from the new scene into the replay buffer for future rehearsal, allowing the model to continuously accumulate multi-scene calibration capability. Experiments on multiple public datasets show significant anti scene forgetting performance, maintaining accuracy on past scenes while preserving adaptation to new scenes, confirming the effectiveness of the framework.


翻译:通过视觉定位进行手眼标定是开放世界环境中机器人操作的一项关键能力。然而,当面对开放世界场景变化中的未见数据时,多数基于深度学习的标定模型会出现灾难性遗忘,而简单的基于回放的持续学习策略难以有效缓解该问题。为克服这一挑战,我们提出了一种持续手眼标定框架,通过空间回放策略与保结构蒸馏,使机器人能适应序列出现的开放世界操作场景。具体而言,空间感知回放策略(SARS)构建了一个几何均匀的回放缓存,确保覆盖每个场景位姿空间,用信息量最大的视角替代冗余的相邻帧。同时,我们提出了保结构双重蒸馏(SPDD)方法,将定位知识分解为粗略场景布局与精细位姿精度,并分别蒸馏以缓解持续适应过程中两种类型的遗忘。当新操作场景出现时,SARS从所有历史场景中提取具几何代表性的回放样本,SPDD则对这些样本应用结构化蒸馏以保留先前学到的知识。在新场景训练完成后,SARS将新场景中选取的样本纳入回放缓存供未来回放,使模型能持续累积多场景标定能力。在多个公开数据集上的实验显示出显著的抗场景遗忘性能,在保持对历史场景精度的同时维持对新场景的适应能力,验证了该框架的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NYU博士论文】面向开放世界的人工智能:学习原则
专知会员服务
44+阅读 · 2025年4月26日
【ECCV2024】开放世界动态提示与持续视觉表征学习
专知会员服务
25+阅读 · 2024年9月10日
【伯克利博士论文】开放世界机器人之基础模型路径
专知会员服务
37+阅读 · 2024年8月13日
开放世界机器学习
专知会员服务
32+阅读 · 2024年3月7日
专知会员服务
27+阅读 · 2021年3月5日
基于深度学习的手语识别综述
专知会员服务
48+阅读 · 2020年5月18日
IROS2020|机器人自主探索与建图算法,代码已开源!
中国图象图形学报
34+阅读 · 2020年9月8日
继往开来!目标检测二十年技术综述
AI100
17+阅读 · 2019年6月15日
【机器视觉】机器视觉全面解析
产业智能官
12+阅读 · 2018年11月12日
【紫冬分享】移动机器人视觉里程计综述
中国科学院自动化研究所
12+阅读 · 2018年10月31日
报名 | 让机器读懂你的意图——人体姿态估计入门
人工智能头条
10+阅读 · 2017年9月19日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
52+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
《基于强化学习的自动化红队测试》
专知会员服务
3+阅读 · 7月23日
伊朗不对称防空战略的演进
专知会员服务
4+阅读 · 7月23日
对抗环境下超视距目标打击的情报支援
专知会员服务
10+阅读 · 7月22日
《无人机对海面作战影响评估》
专知会员服务
15+阅读 · 7月21日
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
7+阅读 · 7月20日
相关基金
国家自然科学基金
11+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
52+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员