Curriculum Learning (CL), drawing inspiration from natural learning patterns observed in humans and animals, employs a systematic approach of gradually introducing increasingly complex training data during model development. Our work applies innovative CL methodologies to address the challenging geometric problem of monocular Visual Odometry (VO) estimation, which is essential for robot navigation in constrained environments. The primary objective of our research is to push the boundaries of current state-of-the-art (SOTA) benchmarks in monocular VO by investigating various curriculum learning strategies. We enhance the end-to-end Deep-Patch-Visual Odometry (DPVO) framework through the integration of novel CL approaches, with the goal of developing more resilient models capable of maintaining high performance across challenging environments and complex motion scenarios. Our research encompasses several distinctive CL strategies. We develop methods to evaluate sample difficulty based on trajectory motion characteristics, implement sophisticated adaptive scheduling through self-paced weighted loss mechanisms, and utilize reinforcement learning agents for dynamic adjustment of training emphasis. Through comprehensive evaluation on the diverse synthetic TartanAir dataset and complex real-world benchmarks such as EuRoC and TUM-RGBD, our Curriculum Learning-based Deep-Patch-Visual Odometry (CL-DPVO) demonstrates superior performance compared to existing SOTA methods, including both feature-based and learning-based VO approaches. The results validate the effectiveness of integrating curriculum learning principles into visual odometry systems.


翻译:课程学习借鉴了人类和动物自然学习模式的启发,采用在模型训练过程中逐步引入日益复杂数据的系统化方法。本研究应用创新的课程学习方法来解决单目视觉里程计这一具有挑战性的几何估计问题,该技术对于机器人在受限环境中的导航至关重要。本研究的主要目标是通过探索多种课程学习策略,突破当前单目视觉里程计领域最先进基准的性能边界。我们通过整合新颖的课程学习方法,改进了端到端的Deep-Patch-Visual Odometry框架,旨在开发更具鲁棒性的模型,使其能够在挑战性环境和复杂运动场景中保持优异性能。我们的研究涵盖多种独特的课程学习策略:开发了基于轨迹运动特征评估样本难度的方法,通过自步加权损失机制实现精细的自适应调度,并利用强化学习智能体动态调整训练重点。通过在多样化的合成数据集TartanAir以及复杂的真实世界基准数据集EuRoC和TUM-RGBD上进行全面评估,我们提出的基于课程学习的Deep-Patch-Visual Odometry方法相较于现有最先进方法(包括基于特征和基于学习的视觉里程计方法)均表现出更优越的性能。实验结果验证了将课程学习原理融入视觉里程计系统的有效性。

1
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
19+阅读 · 2022年10月6日
A Survey on Data Augmentation for Text Classification
Arxiv
10+阅读 · 2021年2月26日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Geometric Graph Convolutional Neural Networks
Arxiv
10+阅读 · 2019年9月11日
Arxiv
20+阅读 · 2018年1月17日
Arxiv
13+阅读 · 2017年12月5日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员