論文の概要: Tracking Object Positions in Reinforcement Learning: A Metric for Keypoint Detection (extended version)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.00592v3
• Date: Tue, 2 Jul 2024 09:09:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-03 12:18:10.229936
• Title: Tracking Object Positions in Reinforcement Learning: A Metric for Keypoint Detection (extended version)
• Title（参考訳）: 強化学習における物体位置の追跡:キーポイント検出のためのメトリクス(拡張版)
• Authors: Emma Cramer, Jonas Reiher, Sebastian Trimpe,
• Abstract要約: ロボット制御のための強化学習(RL)は通常、環境状態の詳細な表現を必要とする。 空間オートエンコーダ(SAE)のようなキーポイント検出器は、高次元画像データから低次元表現を抽出する一般的な手法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.467140383171385
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Reinforcement learning (RL) for robot control typically requires a detailed representation of the environment state, including information about task-relevant objects not directly measurable. Keypoint detectors, such as spatial autoencoders (SAEs), are a common approach to extracting a low-dimensional representation from high-dimensional image data. SAEs aim at spatial features such as object positions, which are often useful representations in robotic RL. However, whether an SAE is actually able to track objects in the scene and thus yields a spatial state representation well suited for RL tasks has rarely been examined due to a lack of established metrics. In this paper, we propose to assess the performance of an SAE instance by measuring how well keypoints track ground truth objects in images. We present a computationally lightweight metric and use it to evaluate common baseline SAE architectures on image data from a simulated robot task. We find that common SAEs differ substantially in their spatial extraction capability. Furthermore, we validate that SAEs that perform well in our metric achieve superior performance when used in downstream RL. Thus, our metric is an effective and lightweight indicator of RL performance before executing expensive RL training. Building on these insights, we identify three key modifications of SAE architectures to improve tracking performance.
• Abstract（参考訳）: ロボット制御のための強化学習(RL)は通常、直接測定できないタスク関連オブジェクトに関する情報を含む環境状態の詳細な表現を必要とする。 空間オートエンコーダ(SAE)のようなキーポイント検出器は、高次元画像データから低次元表現を抽出する一般的な手法である。 SAEは物体の位置などの空間的特徴を目標としており、ロボットRLにおいてしばしば有用な表現である。 しかし、SAEが実際にシーン内のオブジェクトを追跡でき、したがってRLタスクに適した空間状態表現が得られるかどうかは、確立されたメトリクスが欠如しているため、ほとんど調査されていない。 本稿では,画像中の真理物体をキーポイントがどれだけよく追跡できるかを計測することにより,SAEインスタンスの性能を評価することを提案する。 シミュレーションされたロボットタスクの画像データに基づいて,計算的に軽量なメトリクスを提示し,それを共通ベースラインSAEアーキテクチャの評価に用いる。 その結果,SAEは空間抽出能力に大きく違いがあることが判明した。 さらに, 下流RLで使用する場合, 測定値が良好に動作するSAEが優れた性能を発揮することを検証した。 したがって,我々の測定基準は高価なRLトレーニングを行う前にRL性能の有効かつ軽量な指標となる。 これらの知見に基づいて、トラッキング性能を改善するために、SAEアーキテクチャの3つの重要な変更点を特定する。

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