VEOcc: Voxel-Centric Online Semantic Occupancy Prediction For Embodied Scene Understanding

TL;DR

VEOcc通过体素中心框架实现在线语义占用预测,在Occ-ScanNet上表现优异。

cs.CV 🔴 高级 2026-05-24 37 次浏览
Ruoyu Wang Yong Liu Sheng Tao Yuhang Lin Yukai Ma
体素 语义占用 在线更新 自动探索 深度学习

核心发现

方法论

VEOcc采用体素中心的递归感知与同化范式,消除了初始规模估计的需求。其核心是时空感知在线更新策略,整合了跨时间Logit聚合、可靠性感知置信度调节和置信度驱动的增量状态更新。

关键结果

  • 在Occ-ScanNet上,VEOcc的IoU达到64.55,mIoU为55.49,超过SplatSSC的1.72 IoU和3.66 mIoU。
  • 在EmbodiedOcc-ScanNet上,VEOcc的IoU为62.21,mIoU为53.00,显著优于RoboOcc。
  • 在自采集视频序列的零样本评估中,VEOcc展示了强大的泛化能力。

研究意义

VEOcc在学术界和工业界中具有重要意义。它解决了现有方法在结构边界保真度和场景规模先验依赖上的不足,为自动探索提供了更高效的解决方案。

技术贡献

VEOcc引入了体素中心的表示方法,与现有的高斯中心方法相比,提供了更均匀的空间覆盖和结构边界保真度。其在线更新策略有效地整合了多视角噪声,确保了全局语义图的一致性。

新颖性

VEOcc首次提出了无需预定义场景规模的体素中心框架,显著提升了在线语义占用预测的灵活性和准确性。

局限性

  • 在复杂场景中,VEOcc可能会受到噪声和不确定性的影响,导致预测精度下降。
  • 对计算资源的需求较高,可能限制其在资源受限设备上的应用。

未来方向

未来工作可以探索在资源受限环境中的应用,优化计算效率,以及在更复杂场景中的泛化能力。

AI 总览摘要

VEOcc是一种新型的体素中心在线语义占用预测框架,旨在解决现有高斯中心方法在结构边界保真度和场景规模先验依赖上的不足。通过消除初始规模估计的需求,VEOcc实现了高效的地图扩展。其核心是时空感知在线更新策略,整合了跨时间Logit聚合、可靠性感知置信度调节和置信度驱动的增量状态更新,使得在Occ-ScanNet和EmbodiedOcc-ScanNet上均取得了新的性能标杆。

在实验中,VEOcc在Occ-ScanNet上取得了64.55的IoU和55.49的mIoU,显著超过了现有的高斯中心基线方法。同时,在EmbodiedOcc-ScanNet上,VEOcc的表现也优于RoboOcc,展示了其在复杂场景中的强大泛化能力。

尽管VEOcc在性能上取得了显著提升,但其对计算资源的需求较高,可能限制其在资源受限设备上的应用。未来的研究可以关注在资源受限环境中的应用优化,以及在更复杂场景中的泛化能力。

深度分析

研究背景

近年来,3D占用预测在自主探索和场景理解中扮演着重要角色。传统的高斯中心方法在结构边界保真度和场景规模先验依赖上存在不足,限制了其在实际应用中的效率。

核心问题

现有方法在处理复杂场景时,常常因结构边界保真度不足和对场景规模先验的依赖而表现不佳。这限制了其在动态和未知环境中的应用。

核心创新

VEOcc引入了体素中心的表示方法,消除了对初始规模估计的需求。其时空感知在线更新策略通过整合跨时间Logit聚合、可靠性感知置信度调节和置信度驱动的增量状态更新,提升了全局语义图的一致性。

方法详解

  • �� 体素中心框架:消除初始规模估计需求,实现高效地图扩展。
  • �� 时空感知在线更新策略:整合跨时间Logit聚合、可靠性感知置信度调节和置信度驱动的增量状态更新。
  • �� 实验验证:在Occ-ScanNet和EmbodiedOcc-ScanNet上取得了新的性能标杆。

实验设计

在Occ-ScanNet和EmbodiedOcc-ScanNet上进行实验,使用IoU和mIoU作为评估指标。与现有高斯中心方法进行对比,验证VEOcc的性能提升。

结果分析

VEOcc在Occ-ScanNet上取得了64.55的IoU和55.49的mIoU,显著超过了现有的高斯中心基线方法。在EmbodiedOcc-ScanNet上,VEOcc的表现也优于RoboOcc。

应用场景

VEOcc可用于自动驾驶、机器人导航和增强现实等领域,提供更高效的场景理解和导航能力。

局限与展望

VEOcc对计算资源的需求较高,可能限制其在资源受限设备上的应用。此外,在复杂场景中,可能会受到噪声和不确定性的影响。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象一个工厂,VEOcc就像一个自动化的生产线,不需要预先设定产品的尺寸。它能够根据不断变化的需求,灵活地调整生产过程。通过整合不同时间点的生产数据,VEOcc确保了最终产品的一致性和质量。这种灵活性和高效性使得VEOcc在处理复杂和未知的生产环境时,表现得尤为出色。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个探索游戏,VEOcc就像一个超级智能的地图助手。它不需要你告诉它地图有多大,而是能自动扩展和更新地图。即使你走到一个全新的地方,它也能快速适应,给你最准确的地图信息。是不是很酷?

术语表

Voxel-Centric

一种基于体素的表示方法,提供均匀的空间覆盖和结构边界保真度。

用于在线语义占用预测的核心框架。

Cross-Temporal Logit Aggregation

一种用于增强时间一致性的策略,通过整合不同时间点的Logit。

在时空感知在线更新策略中使用。

Reliability-Aware Confidence Modulation

一种置信度调节方法,考虑空间不确定性。

用于校准空间不确定性。

Confidence-Driven Incremental State Update

一种增量状态更新方法,基于置信度进行全局状态同化。

在全局语义图同化中使用。

Embodied Scene Understanding

一种场景理解方法,结合几何和语义信息。

用于支持高层次决策的场景理解。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在资源受限环境中优化VEOcc的计算效率?
  • 2 VEOcc在处理极端复杂场景时的性能如何?
  • 3 如何进一步提升VEOcc的泛化能力?

应用场景

近期应用

自动驾驶

VEOcc可用于自动驾驶车辆的实时场景理解,提高导航和安全性。

远期愿景

智能城市

VEOcc可用于构建智能城市的动态地图系统,支持城市规划和管理。

原文摘要

Crucial for autonomous exploration, online 3D occupancy prediction and mapping incrementally constructs dense spatial representations on the fly. However, recent Gaussian-centric methods struggle with structural boundary fidelity and rely heavily on predefined scene-size priors, fundamentally limiting their operational efficiency. In this work, we present VEOcc, a voxel-centric framework formulated as a recursive perception-and-assimilation paradigm. By eliminating the need for initial scale estimation, VEOcc enables highly streamlined, open-ended map expansion. Furthermore, to robustly aggregate noisy temporal observations within the discrete voxel space, we propose a Spatio-Temporal-Aware Online Update Strategy. It integrates Cross-Temporal Logit Aggregation (TLA) for temporal consistency, Reliability-Aware Confidence Modulation (RCM) for spatial uncertainty calibration, and Confidence-Driven Incremental State Update (CSU) for robust global state assimilation. % Extensive experiments on Occ-ScanNet and EmbodiedOcc-ScanNet demonstrate that VEOcc establishes new state-of-the-art performance in both local and embodied settings, providing an accurate and efficient solution for real-world exploration. Extensive experiments on Occ-ScanNet and EmbodiedOcc-ScanNet demonstrate that VEOcc establishes new state-of-the-art performance in both local and embodied settings. Notably, zero-shot evaluations on self-collected video sequences further confirm its robust out-of-distribution generalization capability in completely unseen real-world environments. Ultimately, our framework provides an accurate and highly efficient solution for autonomous exploration. Code and supplementary visualizations are available on our project page: https://wryzju.github.io/VEOcc/.

cs.CV