論文の概要: SUPER -- A Framework for Sensitivity-based Uncertainty-aware Performance and Risk Assessment in Visual Inertial Odometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14189v1
• Date: Tue, 16 Dec 2025 08:35:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.371126
• Title: SUPER -- A Framework for Sensitivity-based Uncertainty-aware Performance and Risk Assessment in Visual Inertial Odometry
• Title（参考訳）: 感性に基づく不確かさを意識した視覚慣性オドメトリーのリスク評価フレームワークSUPER
• Authors: Johannes A. Gaus, Daniel Häufle, Woo-Jeong Baek,
• Abstract要約: SUPER (Sensitivity-based Uncertainty-aware PErformance and Risk Assessment) は、VIOにおけるリアルタイムリスク評価のための感性を通じて不確実性を伝播する汎用的で説明可能なフレームワークである。 本フレームワークは, 地中真理知識を必要とせず, 残留等級, 幾何条件, 短地平時傾向に基づいてリスクを推定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.376408511310322
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: While many visual odometry (VO), visual-inertial odometry (VIO), and SLAM systems achieve high accuracy, the majority of existing methods miss to assess risks at runtime. This paper presents SUPER (Sensitivity-based Uncertainty-aware PErformance and Risk assessment) that is a generic and explainable framework that propagates uncertainties via sensitivities for real-time risk assessment in VIO. The scientific novelty lies in the derivation of a real-time risk indicator that is backend-agnostic and exploits the Schur complement blocks of the Gauss-Newton normal matrix to propagate uncertainties. Practically, the Schur complement captures the sensitivity that reflects the influence of the uncertainty on the risk occurrence. Our framework estimates risks on the basis of the residual magnitudes, geometric conditioning, and short horizon temporal trends without requiring ground truth knowledge. Our framework enables to reliably predict trajectory degradation 50 frames ahead with an improvement of 20% to the baseline. In addition, SUPER initiates a stop or relocalization policy with 89.1% recall. The framework is backend agnostic and operates in real time with less than 0.2% additional CPU cost. Experiments show that SUPER provides consistent uncertainty estimates. A SLAM evaluation highlights the applicability to long horizon mapping.
• Abstract（参考訳）: 多くのビジュアル・オドメトリー(VO)、ビジュアル・慣性・オドメトリー(VIO)、SLAMシステムは高い精度を達成するが、既存の手法のほとんどは実行時にリスクを評価するのを怠っている。 本稿では,VIOにおけるリアルタイムリスク評価のための感性を通じて不確実性を伝播する汎用的かつ説明可能なフレームワークであるSUPERについて述べる。 科学的斬新さは、バックエンドに依存しないリアルタイムリスク指標の導出にあり、ガウス・ニュートン正規行列のシュール補ブロックを利用して不確実性を伝播する。 実際、シュール補体はリスク発生に対する不確実性の影響を反映した感度を捉えている。 本フレームワークは, 地中真理知識を必要とせず, 残留等級, 幾何条件, 短地平時傾向に基づいてリスクを推定する。 本フレームワークは, 軌道劣化を50フレーム前に確実に予測し, ベースラインの20%向上を図っている。 さらに、SUPERは89.1%のリコールで停止または再ローカライゼーション政策を開始する。 フレームワークはバックエンドに依存しず、0.2%以上のCPUコストでリアルタイムに動作する。 実験により、SUPERが一貫した不確実性推定を提供することが示された。 SLAM評価は、長い地平線マッピングの適用性を強調している。

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