OpenDriveVLA——端到端自动驾驶
- 2025-12-04 00:42:57
OpenDriveVLA——端到端自动驾驶
研究背景与动机
端到端自动驾驶的挑战：现有的端到端自动驾驶方法在长尾场景泛化、复杂驾驶场景的高级语义理解以及任务驱动规划的推理能力方面存在不足。
视觉 - 语言模型（VLMs）的潜力与局限性：VLMs 在上下文学习、常识理解和零样本泛化方面表现出色，但它们主要针对静态 2D 图像 - 语言任务优化，在动态 3D 驾驶环境中空间推理能力较差，且容易产生幻觉输出，危及自动驾驶的安全性。
研究目标
提出一种新型的视觉 - 语言行为（VLA）模型 OpenDriveVLA，用于端到端自动驾驶，旨在利用 VLMs 的能力生成可靠的驾驶动作，同时解决其在自动驾驶应用中的局限性。
OpenDriveVLA 模型设计
3D 视觉环境感知：采用视觉中心查询模块，从多视图图像中提取结构化的环境表示，包括场景标记、主体标记和地图标记，以空间定位的方式捕捉动态主体行为和静态地图结构。
层次化的视觉 - 语言对齐：通过标记特定的投影器，将视觉标记投影到统一的语义嵌入空间中，弥合视觉和语言模态之间的差距，为语言引导的轨迹生成提供基础。
驾驶指令调优：通过监督指令调优，将驾驶知识融入模型，使模型能够根据驾驶指令生成语义和行为上有根据的规划决策，提升推理能力。
主体 - 环境 - 自身交互：引入条件主体运动预测任务，建模主体之间的动态互动，增强模型在复杂交通场景中的轨迹规划能力，确保规划轨迹既可行又无碰撞。
端到端轨迹规划：以自回归的方式生成未来轨迹，将视觉感知、语言理解和驾驶指令相结合，实现从感知到动作的端到端映射。
实验与评估
数据集：在 nuScenes 数据集上进行实验，包含多样的驾驶场景和标注数据。
性能表现：
开环轨迹规划：OpenDriveVLA 在 ST-P3 和 UniAD 指标下均取得了最先进的性能，即使在参数量较少的 0.5B 版本下，也优于之前的较大模型，展现出强大的空间和语义推理能力。
驾驶问答：在 nuCaption、nuScenesQA 和 nuX 等数据集上，OpenDriveVLA 均达到了同类最佳性能，优于通用多模态 LLM 和其他自动驾驶专用模型，体现了其在场景理解方面的优势。
消融研究：验证了视觉输入、文本化指令和历史状态信息对轨迹规划的贡献，表明多模态信息融合对于提升模型性能的重要性。#论文 #学术 #计算机视觉 #自动驾驶技术 #深度学习与神经网络 #人工智能发展 #多模态人工智能
端到端自动驾驶的挑战：现有的端到端自动驾驶方法在长尾场景泛化、复杂驾驶场景的高级语义理解以及任务驱动规划的推理能力方面存在不足。
视觉 - 语言模型（VLMs）的潜力与局限性：VLMs 在上下文学习、常识理解和零样本泛化方面表现出色，但它们主要针对静态 2D 图像 - 语言任务优化，在动态 3D 驾驶环境中空间推理能力较差，且容易产生幻觉输出，危及自动驾驶的安全性。
研究目标
提出一种新型的视觉 - 语言行为（VLA）模型 OpenDriveVLA，用于端到端自动驾驶，旨在利用 VLMs 的能力生成可靠的驾驶动作，同时解决其在自动驾驶应用中的局限性。
OpenDriveVLA 模型设计
3D 视觉环境感知：采用视觉中心查询模块，从多视图图像中提取结构化的环境表示，包括场景标记、主体标记和地图标记，以空间定位的方式捕捉动态主体行为和静态地图结构。
层次化的视觉 - 语言对齐：通过标记特定的投影器，将视觉标记投影到统一的语义嵌入空间中，弥合视觉和语言模态之间的差距，为语言引导的轨迹生成提供基础。
驾驶指令调优：通过监督指令调优，将驾驶知识融入模型，使模型能够根据驾驶指令生成语义和行为上有根据的规划决策，提升推理能力。
主体 - 环境 - 自身交互：引入条件主体运动预测任务，建模主体之间的动态互动，增强模型在复杂交通场景中的轨迹规划能力，确保规划轨迹既可行又无碰撞。
端到端轨迹规划：以自回归的方式生成未来轨迹，将视觉感知、语言理解和驾驶指令相结合，实现从感知到动作的端到端映射。
实验与评估
数据集：在 nuScenes 数据集上进行实验，包含多样的驾驶场景和标注数据。
性能表现：
开环轨迹规划：OpenDriveVLA 在 ST-P3 和 UniAD 指标下均取得了最先进的性能，即使在参数量较少的 0.5B 版本下，也优于之前的较大模型，展现出强大的空间和语义推理能力。
驾驶问答：在 nuCaption、nuScenesQA 和 nuX 等数据集上，OpenDriveVLA 均达到了同类最佳性能，优于通用多模态 LLM 和其他自动驾驶专用模型，体现了其在场景理解方面的优势。
消融研究：验证了视觉输入、文本化指令和历史状态信息对轨迹规划的贡献，表明多模态信息融合对于提升模型性能的重要性。#论文 #学术 #计算机视觉 #自动驾驶技术 #深度学习与神经网络 #人工智能发展 #多模态人工智能
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