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越野自动驾驶的VLM新范式:Visual Prompt Based Reasoning

  • 2026-09-05 09:06:01
越野自动驾驶的VLM新范式:Visual Prompt Based Reasoning

在自动驾驶领域,我们已经习惯了这样的设定:

  • 有车道线

  • 有高精地图

  • 有规则交通

但现实世界的绝大部分区域,其实是: 🌍 没有路的 森林、沙地、碎石坡、草地——  这些环境构成了真正困难的任务: 👉 越野自动驾驶(Off-road autonomy) 而一篇最新工作提出了一个很不一样的思路: 🧠 不再训练模型识别地形,而是让大模型“理解哪里能走” 在过去,越野自动驾驶通常依赖多个模型:

  • 地形分类(grass / rock / sand)

  • 高度估计(elevation)

  • 打滑预测(slip)

  • 可通行性判断(traversability)

问题在于: 👉 每一个都要单独训练 但现实是: ❗ 越野环境高度多样,几乎不可能覆盖所有情况 结果就是:

  • 泛化差

  • 容易失效

  • 工程复杂

https://arxiv.org/abs/2604.04564

这篇论文提出: ❗ 把问题从“分类”变成“推理” 核心流程: 👉 先分割 → 再让大模型选哪些能走 👇

图1:越野自动驾驶统一框架(SAM2 + VLM + Planning) 这个系统由四个模块组成:

1️⃣ 分割模块(Segmentation)

  • 使用 SAM2 生成图像分割

  • 每个区域赋予编号(1,2,3…)

👇

图2:Point Prompting 相比自动分割更高效 👉 关键点:

  • 采用“点提示(point prompting)”

  • 比默认 mask 生成快 约3倍

2️⃣ VLM 推理模块(核心)

将:

  • 原图

  • 分割图

拼接成一张图,输入大模型: 👉 问题: 哪些区域是可行驶的? 输出: 👉 数字编号(如 3, 4) 👇

图3:不同 VLM 对可行驶区域的判断结果对比 👉 这里发生了一个本质变化: 🧠 从“识别是什么” → “判断能不能走” 例如:

  • 草地 ≠ 一定可走

  • 石头 ≠ 一定不可走

3️⃣ 标注与数据构建(很工程但很重要)

👇

图4:基于分割结果的人机交互标注界面 这个设计很巧妙:

  • 点击 mask → 加入 ground truth

  • 再点 → 删除

  • 三次 → 重置

👉 快速构建数据集

4️⃣ 仿真环境与系统验证

👇

图5:基于 Unreal Engine + Isaac Sim 的越野仿真环境 特点:

  • 自建地形(草地 / 岩石 / 沙地)

  • 使用 Polaris 越野车模型

  • ROS2 数据流

5️⃣ 路径规划与控制

系统将 VLM 输出转为:

  • 栅格地图(0=可走,1=障碍)

然后使用:

  • D* Lite → 全局路径

  • Hybrid A* → 局部路径

控制:

  • Stanley(方向)

  • PID(速度)

✅ 1. 真正 Zero-shot

无需训练:

  • 沙地 ✔

  • 草地 ✔

  • 石头 ✔

👉 全靠模型理解

✅ 2. 系统极大简化

过去: 多模型 pipeline(复杂) 现在: 分割 + 大模型 = 一个系统

✅ 3. 更接近人类驾驶逻辑

人类不会: “这是 grass → 分类 → 决策” 而是: “这块看起来能走” 👇

图6:不同预测结果的评分机制示意(1 / 0.5 / 0)

📈 模型对比

👉 关键结论:

  • 大模型更准

  • 小模型更快

🚗 实际导航测试

👇

图7:路径规划与目标点测试 结果:

  • A:100% 成功

  • B:100% 成功

  • C:40% 成功

失败原因: 👉 模型没有识别“沟”为障碍

❌ 1. 不稳定(Non-deterministic)

同一输入: 👉 输出可能不同

❌ 2. 缺乏物理理解

例如:

  • 坡度是否可行

  • 是否会打滑

❌ 3. 多尺度能力不足

在低分辨率数据集表现下降明显 它最重要的不是性能,而是:

🚨 自动驾驶范式正在改变

从: 👁️ 感知驱动(Perception) 走向: 🧠 推理驱动(Reasoning) 如果你做:

  • 自动驾驶

  • 机器人

  • 多模态大模型

这几个方向值得关注:

🧪 1. VLM → VLA(行动模型)

从: 👉 看 + 理解 到: 👉 看 + 理解 + 行动

🧪 2. 可解释决策

让系统回答: 为什么走这条路?

🧪 3. 多模态融合

加入:

  • 深度

  • LiDAR

  • 时序

🧪 4. 从仿真走向真实

👉 当前仍在模拟环境验证 这项工作最大的价值,在于让自动驾驶系统开始“思考”。 它不再只是识别世界, 而是开始理解世界。 ✨ 持续关注,我们将带来更多自动驾驶与机器人前沿论文解读 ✨欢迎对越野机器人感兴趣的同行加微信交流:15711463195

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