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【学会聴講報告】CVPR2024からみるVision最先端トレンド / CVPR2024 report

YouTube nnabla channelの次の動画で利用したスライドです。 【学会聴講報告】CVPR2024からみるVision最先端トレンド https://youtu.be/AvUq4AvQW6M CVPR2024で採択された論文のトレンド分析と、その中からpickup topicsである基盤モデルの動向と3D Visionに関する内容を解説しています。

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0 CVPR2024 聴講報告 Sony Semiconductor Solutions Yuki Ono
1 • 学会概要 • 学会トレンド分析 • 基盤モデル動向 – VLM / MLLM 系基盤モデル v2 – 事前学習済みモデルの活用 － CLIP / DINOv2 / SAM – 事前学習済みモデルの適合 － PEFT / Training-free – VisionにおけるLLMの活用 – Diffusion model for X – Benchmark / Dataset • 3D Vision動向 – 3D 生成モデル – 単眼Depth推定 – 3D Gaussian Splatting – 3D Visionにおけるunified model － DUSt3R / MASt3R 目次
2 • 開催概要 – Computer Visionのトップカンファレンス – 6/17-21 @ Seattle (USA) • 統計 – 採択率 23.6% (2719/11532本) 学会概要: Computer Vision and Pattern Recognition 資料: https://media.eventhosts.cc/Conferences/CVPR2024/OpeningRemarkSlides.pdf 投稿数がCVPR史上初めて 1万本の大台を突破
CVPRトレンド分析 CVPR2024論文タイトルより作成
4 Paper Topics Top Ranking 2023: https://public.tableau.com/views/CVPR2023SubjectAreasbyTeamSize/Dashboard2a?:showVizHome=no 2024: https://public.tableau.com/views/CVPR2024/CVPRtrends?:showVizHome=no • 生成AI関連が3D Vision関連を上回りホットエリア1位 • 言語統合・マルチモーダル系の分野が引き続き上昇 • Dataset / Evaluation関連が急上昇 2023 2024
5 注目Keywordの遷移 縦軸は各keywordをタイトルまたは要旨に含むCVPR採択論文数 0 50 100 150 2022 2023 2024 NeRF 3D Gaussian Splatting 0 200 400 600 2022 2023 2024 diffusion GAN 0 100 200 300 400 2022 2023 2024 Transformer CNN 0 250 500 2022 2023 2024 language Multi-modal 0 50 100 150 2022 2023 2024 Foundation model 0 200 400 600 800 2022 2023 2024 3D generation 0 250 500 2022 2023 2024 recog. det. segm. 0 250 500 2022 2023 2024 human ego NeRFは鈍化 代わりに3DGSが急成長 diffusion modelの 成長は継続 CNN/Transformer問わず アーキ関連の論文は減少傾向 V&Lは継続的に 論文数が増加 Foundation modelは この1年でメジャーワード化 3D系や生成系は ホットなタスク 旧来からある認識系タスクは 横ばい傾向 人間特化のタスクは 成長傾向
6 NeRF vs. 3D Gaussian Splatting / Diffusion model 投稿月 (calendar year) Arxiv投稿数 投稿月 (calendar year) NeRF vs. 3DGS関連論文 3DGSはNeRFを上回る領域で論文数が増加 ・ Diffusionは投稿数は増加するも鈍化傾向 0 100 200 300 2020/1Q 2020/2Q 2020/3Q 2020/4Q 2021/1Q 2021/2Q 2021/3Q 2021/4Q 2022/1Q 2022/2Q 2022/3Q 2022/4Q 2023/1Q 2023/2Q 2023/3Q 2023/4Q 2024/1Q 2024/2Q NeRF 3DGS Diffusion model 0 500 1000 1500 2020/1Q 2020/2Q 2020/3Q 2020/4Q 2021/1Q 2021/2Q 2021/3Q 2021/4Q 2022/1Q 2022/2Q 2022/3Q 2022/4Q 2023/1Q 2023/2Q 2023/3Q 2023/4Q 2024/1Q 2024/2Q NeRFは 200件/Q到達までに 約3年 3DGSは 1年かからず 200件/Q到達 5.3倍 1.3倍
7 • タイトルに含まれる単語のなかで2023年比での増減を比較 Keyword増減比較 増加数 2024 > 2023 +192 diffusion +181 models +101 generation +99 3d +81 model +60 large +46 multimodal +45 human +42 text-to-image +40 language 減少数 2024 < 2023 -87 learning -39 deep -36 neural -34 object -32 masked -30 contrastive -29 self-supervised -25 recognition -23 detection -22 transformer  生成AI / 3D / 基盤モデル関連が ホットトピック  去年話題だったMasked Autoencoderなどの 自己教師あり学習がダウントレンド
8 CVPR2024採択論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank 被引用数 タイトル 1 673Improved Baselines with Visual Instruction Tuning 2 1964D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering 3 143InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning 4 135Wonder3D: Single Image to 3D using Cross-Domain Diffusion 5 130LISA: Reasoning Segmentation via Large Language Model 6 126Deformable 3D Gaussians for High-Fidelity Monocular Dynamic Scene Reconstruction 7 124MMMU: A Massive Multi-discipline Multimodal Understanding and Reasoning Benchmark for Expert AGI 8 108Video-P2P: Video Editing with Cross-attention Control 9 104mPLUG-Owl2: Revolutionizing Multi-modal Large Language Model with Modality Collaboration 10 102DETRs Beat YOLOs on Real-time Object Detection 11 93AnyDoor: Zero-shot Object-level Image Customization 12 85DreamAvatar: Text-and-Shape Guided 3D Human Avatar Generation via Diffusion Models 12 85HyperDreamBooth: HyperNetworks for Fast Personalization of Text-to-Image Models 14 82Text-to-3D using Gaussian Splatting 15 76Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data
9 CVPR2024採択論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank 被引用数 タイトル 1 673Improved Baselines with Visual Instruction Tuning 2 1964D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering 3 143InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning 4 135Wonder3D: Single Image to 3D using Cross-Domain Diffusion 5 130LISA: Reasoning Segmentation via Large Language Model 6 126Deformable 3D Gaussians for High-Fidelity Monocular Dynamic Scene Reconstruction 7 124MMMU: A Massive Multi-discipline Multimodal Understanding and Reasoning Benchmark for Expert AGI 8 108Video-P2P: Video Editing with Cross-attention Control 9 104mPLUG-Owl2: Revolutionizing Multi-modal Large Language Model with Modality Collaboration 10 102DETRs Beat YOLOs on Real-time Object Detection 11 93AnyDoor: Zero-shot Object-level Image Customization 12 85DreamAvatar: Text-and-Shape Guided 3D Human Avatar Generation via Diffusion Models 12 85HyperDreamBooth: HyperNetworks for Fast Personalization of Text-to-Image Models 14 82Text-to-3D using Gaussian Splatting 15 76Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data 認識系の基盤モデルについての論文が注目を集める
10 CVPR2024採択論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank 被引用数 タイトル 1 673Improved Baselines with Visual Instruction Tuning 2 1964D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering 3 143InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning 4 135Wonder3D: Single Image to 3D using Cross-Domain Diffusion 5 130LISA: Reasoning Segmentation via Large Language Model 6 126Deformable 3D Gaussians for High-Fidelity Monocular Dynamic Scene Reconstruction 7 124MMMU: A Massive Multi-discipline Multimodal Understanding and Reasoning Benchmark for Expert AGI 8 108Video-P2P: Video Editing with Cross-attention Control 9 104mPLUG-Owl2: Revolutionizing Multi-modal Large Language Model with Modality Collaboration 10 102DETRs Beat YOLOs on Real-time Object Detection 11 93AnyDoor: Zero-shot Object-level Image Customization 12 85DreamAvatar: Text-and-Shape Guided 3D Human Avatar Generation via Diffusion Models 12 85HyperDreamBooth: HyperNetworks for Fast Personalization of Text-to-Image Models 14 82Text-to-3D using Gaussian Splatting 15 76Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data 早くも3D Gaussian Splattingの後継研究が活性化
11 CVPR2024採択論文で引用された過去論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank 被引用数 タイトル 1 523 Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision (2021) 2 385 High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models (2021) 3 362 Deep Residual Learning for Image Recognition (2015) 4 312 Denoising Diffusion Probabilistic Models (2020) 5 309 Attention is All you Need (2017) 6 285 An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (2020) 7 219 Microsoft COCO: Common Objects in Context (2014) 8 206 Photorealistic Text-to-Image Diffusion Models with Deep Language Understanding (2022) 9 201 Denoising Diffusion Implicit Models (2020) 10 191 Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents (2022) 11 180 The Unreasonable Effectiveness of Deep Features as a Perceptual Metric (2018) 12 172 Adding Conditional Control to Text-to-Image Diffusion Models (2023) 13 156 NeRF (2020) 14 155 Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis (2021) 15 153 Segment Anything (2023)
12 CVPR2024採択論文で引用された過去論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank 被引用数 タイトル 1 523 Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision (2021) 2 385 High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models (2021) 3 362 Deep Residual Learning for Image Recognition (2015) 4 312 Denoising Diffusion Probabilistic Models (2020) 5 309 Attention is All you Need (2017) 6 285 An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (2020) 7 219 Microsoft COCO: Common Objects in Context (2014) 8 206 Photorealistic Text-to-Image Diffusion Models with Deep Language Understanding (2022) 9 201 Denoising Diffusion Implicit Models (2020) 10 191 Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents (2022) 11 180 The Unreasonable Effectiveness of Deep Features as a Perceptual Metric (2018) 12 172 Adding Conditional Control to Text-to-Image Diffusion Models (2023) 13 156 NeRF (2020) 14 155 Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis (2021) 15 153 Segment Anything (2023) 引き続き生成AI系の論文が上位を占める
13 CVPR2024採択論文で引用された過去論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank 被引用数 タイトル 1 523 Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision (2021) 2 385 High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models (2021) 3 362 Deep Residual Learning for Image Recognition (2015) 4 312 Denoising Diffusion Probabilistic Models (2020) 5 309 Attention is All you Need (2017) 6 285 An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (2020) 7 219 Microsoft COCO: Common Objects in Context (2014) 8 206 Photorealistic Text-to-Image Diffusion Models with Deep Language Understanding (2022) 9 201 Denoising Diffusion Implicit Models (2020) 10 191 Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents (2022) 11 180 The Unreasonable Effectiveness of Deep Features as a Perceptual Metric (2018) 12 172 Adding Conditional Control to Text-to-Image Diffusion Models (2023) 13 156 NeRF (2020) 14 155 Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis (2021) 15 153 Segment Anything (2023) 去年出たControlNet / SAMがすでに数多くの論文で引用されている
基盤モデル動向 – VLM / MLLM 系基盤モデル v2 – 事前学習済みモデルの活用 － CLIP / DINOv2 / SAM – 事前学習済みモデルの適合 － PEFT / Training-free – VisionにおけるLLMの活用 – Diffusion model for X – Benchmark / Dataset
15 VLM / MLLM系基盤モデル “v2” 去年大々的に登場した各企業・各大学の Vision Language Model (VLM)やMulti-modal Large Language Model (MLLM)の “version 2”が今年続々と登場
16 CVPR2024のVLM/MLLM系基盤モデル “v2” (1) Florence-2: Advancing a Unified Representation for a Variety of Vision Tasks Bin Xiao et al. (Microsoft) 126M画像/5.4Bアノテーションにわたる 大規模データセットをFlorence-2の学習と 合わせて反復的に構築 seq2seqの枠組みで種々のタスクを統一的なモデルで扱う 全てのタスクはcross-entropy lossで学習
17 CVPR2024のVLM/MLLM系基盤モデル “v2” (2) ULIP-2: Towards Scalable Multimodal Pre-training for 3D Understanding Le Xue et al. (Salesforce AI Research et al.) 3Dデータ理解のためのスケーラブルな事前学習を提案 3D分類やキャプションニングでSOTAを達成 3D点群から各viewでレンダリングした画像とBLIP2で生成した キャプションのtri-modalなデータを用いてデータセットを拡張
18 CVPR2024のVLM/MLLM系基盤モデル “v2” (3) Improved Baselines with Visual Instruction Tuning Haotian Liu et al. (U. Wisconsin-Madison, Microsoft Research) LLaVA-1.5を提案し VLM系タスクでSOTAを達成 MLP層の追加・VQAデータセットの追加・高解像度の 分割画像の入力で精度向上を検証 シンプルながら高い精度を達成し、VLMのベースラインとして提案
19 • VizWiz workshopにて – GPT4Vの説明 / GPT-4oのデモが実施された https://x.com/ai_for_success/status/1803234410835361903 • Workshop on Transformers for Visionにて – キャパ200%の会場でSoraの説明が実施された https://x.com/Mascobot/status/1802754729942057068 OpenAIからの発表 in workshop Lesson from LLMs (抜粋) To adapt models for specific tasks, use data not architecture changes (特定のタスクに適応するために、アーキの変更ではなくデータを使え)
20 事前学習済みモデルの活用 － CLIP / DINOv2 / SAM [1] Alec Radford et al., “Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision”, ICML, 2021. [2] Maxime Oquab et al., “DINOv2: Learning Robust Visual Features without Supervision”, TMLR, 2024. [3] Alexander Kirillov et al., “Segment Anything”, ICCV, 2023. CLIP (1位/523本) DINOv2 (59位/67本) SAM (15位/153本) Vision-Languageの統合 タスクのopen-vocabulary化 Semantic Alignされた 見えの変化に頑健な画像特徴量 セグメンテーションタスクの ベースモデル ※ ()内はCVPR2024論文内での引用ランク/引用数
21 事前学習済みモデルの活用 － CLIP (1) Alpha-CLIP: A CLIP Model Focusing on Wherever You Want Zeyi Sun, et al. (Shanghai Jiao Tong University et al.) CLIPにalphaチャンネルを入力できるように拡張して、 RGBA-textペアの画像で学習 推論時にユーザが前景などの領域を指定できるようになり、 背景に惑わされない頑健な認識を実現 既存のデータセットに対してSAMやBLIPでマスクやキャプションを 付与することで、RGBA-textペア画像を生成して学習する
22 事前学習済みモデルの活用 － CLIP (2) MobileCLIP: Fast Image-Text Models through Multi-Modal Reinforced Training Pavan Kumar Anasosalu Vasu, et al. (Apple) text/image encoderともに軽量なアーキテクチャを 採用することでCLIP系のモデルの中で、 速度と精度の両立を実現 事前学習済みの画像キャプションモデル(CoCa)とCLIPモデルアンサンブルの 特徴量をつかって知識転移を活用したマルチモーダル強化学習を提案 学習効率を大幅に向上
23 事前学習済みモデルの活用 － DINOv2 (1) RoMa: Robust Dense Feature Matching Johan Edstedt, et al. (Linkoping University et al.) 2画像間のDense Matchingを求める新しいパイプラインを提案 DINOv2を使った粗い解像度でのmatching後に、CNNベースのfineな特徴量でマッチング点をリファインすることで 驚くほどロバストな画像マッチングを実現
24 事前学習済みモデルの活用 － DINOv2 (2) NeRF On-the-go: Exploiting Uncertainty for Distractor-free NeRFs in the Wild Weining Ren, et al. (ETH Zurich et al.) 動物体や影などの外乱要素が映るシーンでも NeRFでロバストにView合成ができる手法を提案 DINOv2は異なるviewでも空間・時間的に一貫した特徴を捉えるため、 撮影対象なのか、外乱要素なのかを区別できる DINOv2特徴量を用いて、画像の不確からしさを予測 その予測に基づいてNeRFを学習することで、外乱領域を 効果的に無視することができる
25 事前学習済みモデルの活用 － SAM (1) EfficientSAM: Leveraged Masked Image Pretraining for Efficient Segment Anything Yunyang Xiong, et al. (Meta AI Research) SAMの速度ボトルネックだった画像エンコーダを改善し、 推論時間およびパラメータ数を20倍削減 Masked Autoencodersの枠組みをSAMに適用し、 元のSAMで利用していたViT-Hから生成された特徴量を再構築するように EfficientSMAの画像エンコーダを学習
26 事前学習済みモデルの活用 － SAM (2) RobustSAM: Segment Anything Robustly on Degraded Images Wei-Ting Chen, et al. (National Taiwan University, Snap Inc) Blurなどの画質劣化した画像でも頑健にセグメンテーションを 行えるRobustSAMを提案 既存データセットに合成劣化を付与した大規模データセット Robust-Segを作成し、評価に利用 SAMに対して新規で劣化除去モジュールを追加し、新規モジュールを SAMの特徴と一貫性がとれるように学習を実施
27 • ベースとなるモデルの大規模化が進み、フルスクラッチ学習が難しくなる • 元のモデルの知識を損なわずに新しいタスクへの適合を行う軽量な fine-tune技術として、PEFTが発展 • さらに全く学習しないで所望の出力を得る”training-free”な手法も増加 事前学習済みモデルの適合 － PEFT (Parameter-Efficient Fine-Tuning) / Training-Free Zeyu Han, et al., “Parameter-Efficient Fine-Tuning for Large Models: A Comprehensive Survey”, arxiv, 2024.
28 事前学習済みモデルの適合 － PEFT ECLIPSE: Efficient Continual Learning in Panoptic Segmentation with Visual Prompt Tuning Beomyoung Kim, et al. (NAVER, KAIST) Panoptic Segmentationにおいて、 Visual Prompt Tuning (VPT)を活用して 新しい認識クラスを学習する技術を提案 Mask2Formerをベースとしたアーキテクチャにおいて、新しいpromptを追加する ことで、認識クラスを増やしていく
29 事前学習済みモデルの適合 － Training-Free (1) Training-Free Open-Vocabulary Segmentation with Offline Diffusion-Augmented Prototype Generation Luca Barsellotti, et al. (University of Modena and Reggio Emilia et al.) 事前にStable Diffusionで大量のキャプションから 画像生成を行い、cross-attentionで各名詞に対応する 領域のプロトタイプ特徴量を算出 CLIPのGlobal特徴量とDINOv2のLocal特徴量を分割した各領域ごとに 算出し、prototypeと比較することで一切学習せずに Open-vocabularyなセグメンテーションを実現
30 事前学習済みモデルの適合 － Training-Free (2) FreeU: Free Lunch in Diffusion U-Net Chenyang Si, et al. (Nanyang Technological University) 学習済みのUNetベースのdiffusion modelに対して、 2つのscaling factorを導入することで、ノイズ除去力と テクスチャの過度な平滑化抑制を実現 既存のモデルに数行コードを追加するだけで 生成品質を向上させることができる
31 VisionにおけるLLMの活用 2022.11 CVPR2023 投稿締切 CVPR2024 開催 2023.11 2024.6 CVPR2024 投稿締切 2023.3 2022.7 ChatGPT 2024.5 GPT-4 Bard 主にこの期間における研究発表が CVPR2024で登場 GPT-4o GPT-4 Turbo Gemini 1.5 Claude 3 Claude 2 Claude 3.5 CVPR2024からは種々のOpen LLMだけでなく、 GPT-4クラスのLLMも各研究で活用可能になった
32 CVPR2024におけるVisionにおけるLLMの活用 (1) Language Models as Black-Box Optimizers for Vision-Language Models Shihong Liu, et al. (Carnegie Mellon University) ChatベースのLLM (GPT3.5/4)に初期のプロンプトとその評価結果を 与えて、よりよいプロンプトをLLMに想起させる 画像分類タスクにおいて、通常のプロンプトなどよりも高い精度を達成 T2Iタスクにおいては、GPT4Vを利用して、生成した画像が 適切かどうかを判定し、プロンプトの改善を実施する
33 CVPR2024におけるVisionにおけるLLMの活用 (2) LocLLM: Exploiting Generalizable Human Keypoint Localization via Large Language Model Dongkai Wang, et al. (Peking University) LLM (vicuna-7B)に対して、画像特徴量をプロンプトとして追加し、LoRAでfinetuneすることで、 textベースで人のkeypointsを予測させることに成功
34 Diffusion Model for X 画像出力系タスク[3] Downstreamタスク[4] 学習データ生成[5] text-to-image[1] text/image-to-3D[2] [1] Jing Shi Ke et al., “InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning”, CVPR, 2024. [2] Minghua Liu et al., “One-2-3-45++: Fast Single Image to 3D Objects with Consistent Multi-View Generation and 3D Diffusion”, CVPR, 2024. [3] Bingxin Ke et al., “Repurposing Diffusion-Based Image Generators for Monocular Depth Estimation”, CVPR, 2024. [4] Zigang Geng et al., “InstructDiffusion: A Generalist Modeling Interface for Vision Tasks”, CVPR, 2024. [5] Fan Zhang et al., “Atlantis: Enabling Underwater Depth Estimation with Stable Diffusion”, CVPR, 2024.
35 Diffusion Model for X － 画像出力系タスク Repurposing Diffusion-Based Image Generators for Monocular Depth Estimation Bingxin Ke, et al. (ETH Zurich) Internet scaleで学習されたStable Diffusionを fine-tuneすることでロバストな単眼深度推定を行う Marigoldを提案 推論時はノイズと画像特徴量をLDMに与えてデノイズしていく 複数回の推論をアンサンブルすることで安定した推定を得る
36 Diffusion Model for X － Downstreamタスク InstructDiffusion: A Generalist Modeling Interface for Vision Tasks Zigang Geng, et al. (Microsoft Research Asia) 「keypointを黄色の円で塗りつぶせ」のようなinstructを与えることで diffusion modelでもdownstream系のタスクをimg2imgの枠組みで 実現できることを示した 円やbounding boxを生成できるように 事前学習で適合させたのち、タスク固有の学習で instructionを教えて、Human alignmentで微調整を実施
37 Diffusion Model for X － 学習データ生成 Atlantis: Enabling Underwater Depth Estimation with Stable Diffusion Fan Zhang, et al. (Beijing Institute of Technology et al.) 既存のDepth推定器(MiDaS)とVLM(BLIP2)を用いて、海中画像と その深度画像、キャプションのデータセットを作成し、 Stable Diffusion + ControlNetでDepth+キャプションから海中画像を 生成するようにfine-tuneする 陸上のデプスデータセットから海中画像を生成し、 そのデータセットで学習することで、 陸上海中のドメインギャップに対して 汎化できることを示した
38 • VLM / MLLMや動画・3D系タスクなどの急激な進展に追従して ベンチマークやデータセット系論文数も増加 • 今後Multi-modal化するCVにおいて、タスクの複雑化に伴い 新しいベンチマークやデータセットは増え続けていくと予想 Benchmark / Dataset 縦軸は各keywordをタイトルに含むCVPR採択論文数 0 25 50 2022 2023 2024 benchmark 0 40 80 2022 2023 2024 dataset
39 CVPR2024におけるBenchmark / Dataset (1) 大学レベルの専門知識と推論を必要とする MLLM評価用ベンチマーク テキストと画像生成を含む、MLLMの階層的能力を 評価するためのベンチマーク Multimodal Lifelongナビゲーションシステムを 構築・評価するためのベンチマーク ナビゲーションエージェントが現実的な3D環境に 適応する能力をテストする3Dシーンデータセット
40 CVPR2024におけるBenchmark / Dataset (2) 同時撮影された一人称・三人称視点の ビデオを含む、大規模なマルチモーダル ビデオデータセットとベンチマーク ビデオ生成モデルのための包括的なベンチマークスイート マルチモーダル大規模言語モデル（MLLM）の動画理解 能力を包括的に評価するためのベンチマーク
41 • VLM / MLLM系の基盤モデルの”v2”が登場 – モデルアーキテクチャはシンプルにして、データ品質を高める • CLIPやDINOv2, SAMなどの学習済みモデルを活用する研究 – 各モデルの特徴を生かした使い方が重要 • VPTやLoRAなどの省パラメータのfine-tuneやtraining-freeで タスクに適合する研究 – 大規模モデルのフルスクラッチ学習は避け、研究室レベルでの学習を実施 • LLMのVision研究への活用 – データ生成・プロンプト生成・text出力による推論 • 生成モデル以外でのDiffusion modelの活用 • Benchmark / Datasetの拡充 基盤モデル動向まとめ
3D Vision動向 – 3D 生成モデル – 単眼Depth推定 – 3D Gaussian Splatting – 3D Visionにおけるunified model － DUSt3R / MASt3R
43 3D生成モデルの進展 参考: Peter Wonka et al, “Towards Training Large 3D Generative Model”, CVPR2024 workshop on Towards 3D Foundation Models: Progress and Prospects Gen 1 Gen 2 Gen 3 Gen 4 Differentiable Rendering + Multiview Supervision Score Distillation Sampling Multiview Diffusion + Multiview Reconstruction Geometry Generation + Texture Generation EG3D DreamFusion Zero-1-to-3 MeshGPT CVPR2024の主戦場
44 3D生成モデルの進展 － Gen 1 to Gen 2 Gen 1 Diffentiable Rendering + Multiview Supervision [1] Eric R. Chan et al., “Efficient Geometry-aware 3D Generative Adversarial Networks”, CVPR, 2022. [2] Ben Poole et al., “DreamFusion: Text-to-3D using 2D Diffusion”, ICLR, 2023. 可微分レンダラを学習の系に組み込み 入力画像との再構築誤差で学習 3D教師データが不要で学習可能 3D geometryにノイズが多い Gen 2 Score Distillation Sampling diffusion modelを利用して NeRFの3D表現を最適化 3D教師データが不要で学習可能 低速・Janus問題 Janus問題
45 3D生成モデルの進展 － Gen 3 to Gen 4 Gen 3 Multiview Diffusion + Multiview Reconstruction Gen 4 Geometry Generation + Texture Generation [1] Ruoshi Liu et al., “Zero-1-to-3: Zero-shot One Image to 3D Object”, ICCV, 2023. [2] Xuanchi Ren et al., “XCube: Large-Scale 3D Generative Modeling using Sparse Voxel Hierarchies”, CVPR, 2024. Multiview制約をdiffusion modelに 組み込むことで頑健性向上 Janus-free, 高速な推論 大規模なMultiviewデータセット必要 3次元点群やmeshを直接推論 高速な推論, 事前学習済みモデル不要 大規模な3Dデータセット必要
46 Gen 3やGen 4を支える大規模3Dデータセット Objaverse (2023) 10M+の3D object dataset MVImgNet (2023) 6.2MのMulti-view dataset [1] Matt Deitke et al., “Objaverse-XL: A Universe of 10M+ 3D Objects”, arxiv, 2023. [2] Xianggang Yu et al., “MVImgNet: A Large-scale Dataset of Multi-view Images”, CVPR, 2023. 3Dのドメインでも巨大データセットxシンプルなモデルで直接推論できる時代になってきた
47 CVPR2024における3D生成モデル － Gen 3 One-2-3-45++: Fast Single Image to 3D Objects with Consistent Multi-View Generation and 3D Diffusion Minghua Liu, et al. (UC San Diego et al.) 45秒で出来るSingle-to-3D(One-2-3-45)の後継論文で単眼画像から3D modelを推定する 2D拡散モデルをfinetuneして6つのmulti-view画像を一度に生成させ、その画像を条件として 3D拡散モデルで3D modelを生成する
48 CVPR2024における3D生成モデル － Gen 4 XCube: Large-Scale 3D Generative Modeling using Sparse Voxel Hierarchies Xuanchi Ren, et al. (NVIDIA et al.) 階層型のvoxel拡散モデルであり、学習済みのVAE潜在特徴量から voxel gridを直接推論する ObjaverseやWaymo open Datasetなどの大規模データセットで学習
49 単眼Depth推定の進展 Relative Depth Estimation Metric Depth Estimation 深度を画像内の相対値 (0~1)で推定 深度を物理スケールで推定 (~m) 画像: https://jspenmar.github.io/MDEC/ Monocular Depth Estimation 単眼画像から深度を推定
50 単眼相対Depth推定(RDE)の進展 SfMLearner (2017) 各データセットごとに学習 [1] Tinghui Zhou et al., “Unsupervised Learning of Depth and Ego-Motion from Video”, CVPR, 2017. [2] René Ranftl et al., “Towards Robust Monocular Depth Estimation: Mixing Datasets for Zero-shot Cross-dataset Transfer”, TPAMI, 2020. [3] Lihe Yang et al., “Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data”, CVPR, 2024. MiDaS (2020) 複合データセットで学習 DepthAnything (2024) Internet-scaleで学習 RDEでは学習できるデータセットをスケールさせることで汎化性を高めてきた
51 MiDaS － 複合データセットでの学習 課題 アプローチ デプス推定向けデータセットはいくつか存在 していたが、データセットごとに特性が異なるため 統一的に扱うことが困難 画像ごとに深度のスケールを 最小二乗法でGTとfittingしてから ロスを計算する手法を提案 以後、Loss関数や学習済みMiDaSは広く利用される
52 Depth Anything (CVPR2024) － 未ラベル画像の活用 Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data Lihe Yang, et al. (HKU et al.)  Internet-scaleの未ラベルの画像を活用することで、さらなる汎化性能向上  student = teacherの自己蒸留の枠組みで未ラベル画像を学習に利用  Data augmentationやDINOv2による特徴アラインを実施 屋内屋外・実写CG問わずロバストな相対デプス推定を実現
53 単眼メトリックDepth推定(MDE)の進展 ZoeDepth (2023) [1] Shariq Farooq Bhat et al., “ZoeDepth: Zero-shot Transfer by Combining Relative and Metric Depth”, arxiv, 2023. [2] Wei Yin et al., “Metric3D: Towards Zero-shot Metric 3D Prediction from A Single Image”, arxiv, 2023. Metric3D (2023) 相対Depth推定器の進展に底上げされてメトリック推定も汎化性が大幅に向上 metric depth推定用のLUTを学習し 分類問題として推定する カメラの内部パラメータをつかった 変換・逆変換で相対デプスから絶対デプス に変換
54 CVPR2024でのMetric Depth Estimation UniDepth: Universal Monocular Metric Depth Estimation Luigi Piccinelli, et al. (ETH Zurich , INSAIT) pixelごとに深度・方位角・仰角を予測することで、カメラ情報なしでも metric depthの推定を可能にする 疑似球面表現によりカメラ情報と深度を分離し、高い推定精度を達成
55 3D Gaussian Splattingの進展 0 50 100 150 2022 2023 2024 NeRF 3D Gaussian Splatting [1] Bernhard Kerbl et al., “3D Gaussian Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering”, SIGGRAPH, 2023. NVSでの 定常進化 3D生成AIでの 利用 Offline 3Dシーン再構築 Online 3Dシーン再構築 (SLAM) CVPR2024で見られた進展
56 3D Gaussian Splattingの進展 － NVSでの定常進化 Mip-Splatting: Alias-free 3D Gaussian Splatting Zehao Yu, et al. (University of Tubingen et al.) 4D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering Guanjun Wu, et al. (HUST et al.) Zoom時のエイリアス問題を3D平滑化フィルタと 2D Mipフィルタを導入することで解決 様々なスケールで高品質なレンダリングを実現 3Dガウス分布と4Dニューラルボクセルを用いて、 動的シーンの形状と時間変化を正確にモデル化 高品質な動的シーンレンダリングをリアルタイムに実現 ※NVS: Novel View Synthesis NeRFと同様の進化を3DGS版で焼き直す
57 3D Gaussian Splattingの進展 － 3D生成AIでの利用 GaussianDreamer: Fast Generation from Text to 3D G aussians by Bridging 2D and 3D Diffusion Models Taoran Yi, et al. (HUST et al.) Triplane Meets Gaussian Splatting: Fast and Generalizabl e Single-View 3D Reconstruction with Transformers Zi-Xin Zou, et al. (Tsinghua University et al.) Shape-Eでtextから生成した3次元点群を 3DGS初期点群として利用 Rendering画像と2D diffusionの生成画像とで SDS損失を計算し3DGSのパラメータを最適化する 単一画像から3次元モデルを生成する 点群decoderとtriplane decoderを用いて 各点のガウス特徴量を算出し、3DGSの属性を推定 diffusion modelで出力した点群で3DGSを初期化することで高速な生成を実現
58 3D Gaussian Splattingの進展 － Offline 3Dシーン再構築 SuGaR: Surface-Aligned Gaussian Splatting forEfficient 3D Mes h Reconstruction and High-Quality Mesh Rendering Antoine Guedon, et al. (LIGM) COLMAP-Free 3D Gaussian Splatting Yang Fu, et al. (UC San Deigo et al.) 3DGSの苦手 (surfaceが汚い)を克服することでMesh復元などにも活用可能 3D Gaussianの表面アラインを促進する ロス関数を導入することで、3DGSのsurfaceを整える ガウス分布とメッシュを同時に最適化することで 高品質なメッシュを構築 2view間で単眼Depth推定結果に基づいて3DGSを生成 推定したLocal 3DGSをGlobal空間に蓄積していくことで COLMAP-freeな3次元復元を実現
59 3D Gaussian Splattingの進展 － Online 3Dシーン再構築 (SLAM) Gaussian Splatting SLAM Hidenobu Matsuki, et al. (Imperial College London) 3DGSの高速なレンダリングとSLAMは相性が良く、同テーマで複数本発表 RGBカメラのみの入力で3DGSのmapを作成しながらカメラトラッキングを実現 3DGSのレンダリングロスでposeとmapを最適化していく 球面調和関数を保持しないことで高速かつ軽量なmappingを実現
60 3D Visionにおけるunified model － DUSt3R / MASt3R “impossible matching” まったく共通視野のない2画像での 3次元復元 本会議での発表に加えて、 2つのworkshopのinvited talkでも登壇 学会内で話題の論文の一つ [1] https://x.com/JeromeRevaud/status/1763495315389165963 [2] https://image-matching-workshop.github.io/ [3] https://3dfm.github.io/ DUSt3R － Dense Unconstrained Stereo 3D Reconstruction
61 3D Visionにおけるunified model － DUSt3R DUSt3R: Geometric 3D Vision Made Easy Shuzhe Wang, et al. (Aalto University, Naver Labs Europe) • Siamese構成でRGBの2画像を入力 • 画像1基準の座標系でそれぞれの画像に 対応する3次元点群と信頼度を出力 • 同じ画像を与えると単眼3D推定を実施 • 2画像以上与えるとMulti-view 3D再構築を feedforwardで推論可能 シンプルなアーキテクチャでN-view (N≧1)の3D点群回帰が可能
62 3D Visionにおけるunified model － DUSt3R DUSt3R: Geometric 3D Vision Made Easy Shuzhe Wang, et al. (Aalto University, Naver Labs Europe) 3D Vision領域における初めてのUnified Modelとして期待を集める 3次元点群を出力しているため、単眼・複眼両方の多様な3D Visionの 問題が統一的なモデルで扱える
63 3D Visionにおけるunified model － MASt3R (後続研究) Grounding Image Matching in 3D with MASt3R Vincent Leroy, et al. (Naver Labs Europe) 点群回帰 + Matching分類を組み合わせることでロバスト性＋高精度を両立 • 明示的にMatchingモジュールを組み込むことでロバスト性に加えて精度も向上 • Map free localizationなどをはじめとした様々なタスクで優れた性能を達成
64 • 3D生成モデルの進展 – 大規模3Dデータセットの登場で直接推論が可能 • 単眼Depth推定の進展 – Internet scaleでの学習によりロバスト性向上 • 3D Gaussian Splattingの進展 – NeRFを上回る急速な進展 • 3D Visionにおけるunified model – DUSt3R / MASt3Rについて紹介 3D Vision動向まとめ
65 • 学会トレンド – 生成AIが最大ホットトピック – 3D Gaussian SplattingやFoundation modelが急成長 • 基盤モデル動向 – VLM / MLLMは”v2” へと成熟 – CLIP / DINOv2 / SAMなどのモデルの活用 – PEFT / Training-freeな省学習によるタスク適合 – 生成AI以外の観点でも普及がすすむDiffusion model – タスクの複雑化に伴いBenchmarkも並行して整備 • 3D Vision動向 – 大規模3D datasetによる3D生成AIの進化 – Internet scaleの画像で学習したロバストな単眼Depth推定 – 3D Gaussian Splattingの急速な進展と普及 – 3D Visionにおけるunified model 全体まとめ

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  • 6.
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    6 NeRF vs. 3DGaussian Splatting / Diffusion model 投稿月 (calendar year) Arxiv投稿数 投稿月 (calendar year) NeRF vs. 3DGS関連論文 3DGSはNeRFを上回る領域で論文数が増加 ・ Diffusionは投稿数は増加するも鈍化傾向 0 100 200 300 2020/1Q 2020/2Q 2020/3Q 2020/4Q 2021/1Q 2021/2Q 2021/3Q 2021/4Q 2022/1Q 2022/2Q 2022/3Q 2022/4Q 2023/1Q 2023/2Q 2023/3Q 2023/4Q 2024/1Q 2024/2Q NeRF 3DGS Diffusion model 0 500 1000 1500 2020/1Q 2020/2Q 2020/3Q 2020/4Q 2021/1Q 2021/2Q 2021/3Q 2021/4Q 2022/1Q 2022/2Q 2022/3Q 2022/4Q 2023/1Q 2023/2Q 2023/3Q 2023/4Q 2024/1Q 2024/2Q NeRFは 200件/Q到達までに 約3年 3DGSは 1年かからず 200件/Q到達 5.3倍 1.3倍
  • 8.
    7 • タイトルに含まれる単語のなかで2023年比での増減を比較 Keyword増減比較 増加数 2024> 2023 +192 diffusion +181 models +101 generation +99 3d +81 model +60 large +46 multimodal +45 human +42 text-to-image +40 language 減少数 2024 < 2023 -87 learning -39 deep -36 neural -34 object -32 masked -30 contrastive -29 self-supervised -25 recognition -23 detection -22 transformer  生成AI / 3D / 基盤モデル関連が ホットトピック  去年話題だったMasked Autoencoderなどの 自己教師あり学習がダウントレンド
  • 9.
    8 CVPR2024採択論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank被引用数 タイトル 1 673Improved Baselines with Visual Instruction Tuning 2 1964D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering 3 143InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning 4 135Wonder3D: Single Image to 3D using Cross-Domain Diffusion 5 130LISA: Reasoning Segmentation via Large Language Model 6 126Deformable 3D Gaussians for High-Fidelity Monocular Dynamic Scene Reconstruction 7 124MMMU: A Massive Multi-discipline Multimodal Understanding and Reasoning Benchmark for Expert AGI 8 108Video-P2P: Video Editing with Cross-attention Control 9 104mPLUG-Owl2: Revolutionizing Multi-modal Large Language Model with Modality Collaboration 10 102DETRs Beat YOLOs on Real-time Object Detection 11 93AnyDoor: Zero-shot Object-level Image Customization 12 85DreamAvatar: Text-and-Shape Guided 3D Human Avatar Generation via Diffusion Models 12 85HyperDreamBooth: HyperNetworks for Fast Personalization of Text-to-Image Models 14 82Text-to-3D using Gaussian Splatting 15 76Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data
  • 10.
    9 CVPR2024採択論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank被引用数 タイトル 1 673Improved Baselines with Visual Instruction Tuning 2 1964D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering 3 143InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning 4 135Wonder3D: Single Image to 3D using Cross-Domain Diffusion 5 130LISA: Reasoning Segmentation via Large Language Model 6 126Deformable 3D Gaussians for High-Fidelity Monocular Dynamic Scene Reconstruction 7 124MMMU: A Massive Multi-discipline Multimodal Understanding and Reasoning Benchmark for Expert AGI 8 108Video-P2P: Video Editing with Cross-attention Control 9 104mPLUG-Owl2: Revolutionizing Multi-modal Large Language Model with Modality Collaboration 10 102DETRs Beat YOLOs on Real-time Object Detection 11 93AnyDoor: Zero-shot Object-level Image Customization 12 85DreamAvatar: Text-and-Shape Guided 3D Human Avatar Generation via Diffusion Models 12 85HyperDreamBooth: HyperNetworks for Fast Personalization of Text-to-Image Models 14 82Text-to-3D using Gaussian Splatting 15 76Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data 認識系の基盤モデルについての論文が注目を集める
  • 11.
    10 CVPR2024採択論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank被引用数 タイトル 1 673Improved Baselines with Visual Instruction Tuning 2 1964D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering 3 143InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning 4 135Wonder3D: Single Image to 3D using Cross-Domain Diffusion 5 130LISA: Reasoning Segmentation via Large Language Model 6 126Deformable 3D Gaussians for High-Fidelity Monocular Dynamic Scene Reconstruction 7 124MMMU: A Massive Multi-discipline Multimodal Understanding and Reasoning Benchmark for Expert AGI 8 108Video-P2P: Video Editing with Cross-attention Control 9 104mPLUG-Owl2: Revolutionizing Multi-modal Large Language Model with Modality Collaboration 10 102DETRs Beat YOLOs on Real-time Object Detection 11 93AnyDoor: Zero-shot Object-level Image Customization 12 85DreamAvatar: Text-and-Shape Guided 3D Human Avatar Generation via Diffusion Models 12 85HyperDreamBooth: HyperNetworks for Fast Personalization of Text-to-Image Models 14 82Text-to-3D using Gaussian Splatting 15 76Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data 早くも3D Gaussian Splattingの後継研究が活性化
  • 12.
    11 CVPR2024採択論文で引用された過去論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank被引用数 タイトル 1 523 Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision (2021) 2 385 High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models (2021) 3 362 Deep Residual Learning for Image Recognition (2015) 4 312 Denoising Diffusion Probabilistic Models (2020) 5 309 Attention is All you Need (2017) 6 285 An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (2020) 7 219 Microsoft COCO: Common Objects in Context (2014) 8 206 Photorealistic Text-to-Image Diffusion Models with Deep Language Understanding (2022) 9 201 Denoising Diffusion Implicit Models (2020) 10 191 Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents (2022) 11 180 The Unreasonable Effectiveness of Deep Features as a Perceptual Metric (2018) 12 172 Adding Conditional Control to Text-to-Image Diffusion Models (2023) 13 156 NeRF (2020) 14 155 Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis (2021) 15 153 Segment Anything (2023)
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    12 CVPR2024採択論文で引用された過去論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank被引用数 タイトル 1 523 Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision (2021) 2 385 High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models (2021) 3 362 Deep Residual Learning for Image Recognition (2015) 4 312 Denoising Diffusion Probabilistic Models (2020) 5 309 Attention is All you Need (2017) 6 285 An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (2020) 7 219 Microsoft COCO: Common Objects in Context (2014) 8 206 Photorealistic Text-to-Image Diffusion Models with Deep Language Understanding (2022) 9 201 Denoising Diffusion Implicit Models (2020) 10 191 Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents (2022) 11 180 The Unreasonable Effectiveness of Deep Features as a Perceptual Metric (2018) 12 172 Adding Conditional Control to Text-to-Image Diffusion Models (2023) 13 156 NeRF (2020) 14 155 Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis (2021) 15 153 Segment Anything (2023) 引き続き生成AI系の論文が上位を占める
  • 14.
    13 CVPR2024採択論文で引用された過去論文 被引用数ランキング 被引用数はsemantic scholarをもとに算出 Rank被引用数 タイトル 1 523 Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision (2021) 2 385 High-Resolution Image Synthesis with Latent Diffusion Models (2021) 3 362 Deep Residual Learning for Image Recognition (2015) 4 312 Denoising Diffusion Probabilistic Models (2020) 5 309 Attention is All you Need (2017) 6 285 An Image is Worth 16x16 Words: Transformers for Image Recognition at Scale (2020) 7 219 Microsoft COCO: Common Objects in Context (2014) 8 206 Photorealistic Text-to-Image Diffusion Models with Deep Language Understanding (2022) 9 201 Denoising Diffusion Implicit Models (2020) 10 191 Hierarchical Text-Conditional Image Generation with CLIP Latents (2022) 11 180 The Unreasonable Effectiveness of Deep Features as a Perceptual Metric (2018) 12 172 Adding Conditional Control to Text-to-Image Diffusion Models (2023) 13 156 NeRF (2020) 14 155 Diffusion Models Beat GANs on Image Synthesis (2021) 15 153 Segment Anything (2023) 去年出たControlNet / SAMがすでに数多くの論文で引用されている
  • 15.
    基盤モデル動向 – VLM /MLLM 系基盤モデル v2 – 事前学習済みモデルの活用 － CLIP / DINOv2 / SAM – 事前学習済みモデルの適合 － PEFT / Training-free – VisionにおけるLLMの活用 – Diffusion model for X – Benchmark / Dataset
  • 16.
    15 VLM / MLLM系基盤モデル“v2” 去年大々的に登場した各企業・各大学の Vision Language Model (VLM)やMulti-modal Large Language Model (MLLM)の “version 2”が今年続々と登場
  • 17.
    16 CVPR2024のVLM/MLLM系基盤モデル “v2” (1) Florence-2:Advancing a Unified Representation for a Variety of Vision Tasks Bin Xiao et al. (Microsoft) 126M画像/5.4Bアノテーションにわたる 大規模データセットをFlorence-2の学習と 合わせて反復的に構築 seq2seqの枠組みで種々のタスクを統一的なモデルで扱う 全てのタスクはcross-entropy lossで学習
  • 18.
    17 CVPR2024のVLM/MLLM系基盤モデル “v2” (2) ULIP-2:Towards Scalable Multimodal Pre-training for 3D Understanding Le Xue et al. (Salesforce AI Research et al.) 3Dデータ理解のためのスケーラブルな事前学習を提案 3D分類やキャプションニングでSOTAを達成 3D点群から各viewでレンダリングした画像とBLIP2で生成した キャプションのtri-modalなデータを用いてデータセットを拡張
  • 19.
    18 CVPR2024のVLM/MLLM系基盤モデル “v2” (3) ImprovedBaselines with Visual Instruction Tuning Haotian Liu et al. (U. Wisconsin-Madison, Microsoft Research) LLaVA-1.5を提案し VLM系タスクでSOTAを達成 MLP層の追加・VQAデータセットの追加・高解像度の 分割画像の入力で精度向上を検証 シンプルながら高い精度を達成し、VLMのベースラインとして提案
  • 20.
    19 • VizWiz workshopにて –GPT4Vの説明 / GPT-4oのデモが実施された https://x.com/ai_for_success/status/1803234410835361903 • Workshop on Transformers for Visionにて – キャパ200%の会場でSoraの説明が実施された https://x.com/Mascobot/status/1802754729942057068 OpenAIからの発表 in workshop Lesson from LLMs (抜粋) To adapt models for specific tasks, use data not architecture changes (特定のタスクに適応するために、アーキの変更ではなくデータを使え)
  • 21.
    20 事前学習済みモデルの活用 － CLIP/ DINOv2 / SAM [1] Alec Radford et al., “Learning Transferable Visual Models From Natural Language Supervision”, ICML, 2021. [2] Maxime Oquab et al., “DINOv2: Learning Robust Visual Features without Supervision”, TMLR, 2024. [3] Alexander Kirillov et al., “Segment Anything”, ICCV, 2023. CLIP (1位/523本) DINOv2 (59位/67本) SAM (15位/153本) Vision-Languageの統合 タスクのopen-vocabulary化 Semantic Alignされた 見えの変化に頑健な画像特徴量 セグメンテーションタスクの ベースモデル ※ ()内はCVPR2024論文内での引用ランク/引用数
  • 22.
    21 事前学習済みモデルの活用 － CLIP(1) Alpha-CLIP: A CLIP Model Focusing on Wherever You Want Zeyi Sun, et al. (Shanghai Jiao Tong University et al.) CLIPにalphaチャンネルを入力できるように拡張して、 RGBA-textペアの画像で学習 推論時にユーザが前景などの領域を指定できるようになり、 背景に惑わされない頑健な認識を実現 既存のデータセットに対してSAMやBLIPでマスクやキャプションを 付与することで、RGBA-textペア画像を生成して学習する
  • 23.
    22 事前学習済みモデルの活用 － CLIP(2) MobileCLIP: Fast Image-Text Models through Multi-Modal Reinforced Training Pavan Kumar Anasosalu Vasu, et al. (Apple) text/image encoderともに軽量なアーキテクチャを 採用することでCLIP系のモデルの中で、 速度と精度の両立を実現 事前学習済みの画像キャプションモデル(CoCa)とCLIPモデルアンサンブルの 特徴量をつかって知識転移を活用したマルチモーダル強化学習を提案 学習効率を大幅に向上
  • 24.
    23 事前学習済みモデルの活用 － DINOv2(1) RoMa: Robust Dense Feature Matching Johan Edstedt, et al. (Linkoping University et al.) 2画像間のDense Matchingを求める新しいパイプラインを提案 DINOv2を使った粗い解像度でのmatching後に、CNNベースのfineな特徴量でマッチング点をリファインすることで 驚くほどロバストな画像マッチングを実現
  • 25.
    24 事前学習済みモデルの活用 － DINOv2(2) NeRF On-the-go: Exploiting Uncertainty for Distractor-free NeRFs in the Wild Weining Ren, et al. (ETH Zurich et al.) 動物体や影などの外乱要素が映るシーンでも NeRFでロバストにView合成ができる手法を提案 DINOv2は異なるviewでも空間・時間的に一貫した特徴を捉えるため、 撮影対象なのか、外乱要素なのかを区別できる DINOv2特徴量を用いて、画像の不確からしさを予測 その予測に基づいてNeRFを学習することで、外乱領域を 効果的に無視することができる
  • 26.
    25 事前学習済みモデルの活用 － SAM(1) EfficientSAM: Leveraged Masked Image Pretraining for Efficient Segment Anything Yunyang Xiong, et al. (Meta AI Research) SAMの速度ボトルネックだった画像エンコーダを改善し、 推論時間およびパラメータ数を20倍削減 Masked Autoencodersの枠組みをSAMに適用し、 元のSAMで利用していたViT-Hから生成された特徴量を再構築するように EfficientSMAの画像エンコーダを学習
  • 27.
    26 事前学習済みモデルの活用 － SAM(2) RobustSAM: Segment Anything Robustly on Degraded Images Wei-Ting Chen, et al. (National Taiwan University, Snap Inc) Blurなどの画質劣化した画像でも頑健にセグメンテーションを 行えるRobustSAMを提案 既存データセットに合成劣化を付与した大規模データセット Robust-Segを作成し、評価に利用 SAMに対して新規で劣化除去モジュールを追加し、新規モジュールを SAMの特徴と一貫性がとれるように学習を実施
  • 28.
    27 • ベースとなるモデルの大規模化が進み、フルスクラッチ学習が難しくなる • 元のモデルの知識を損なわずに新しいタスクへの適合を行う軽量な fine-tune技術として、PEFTが発展 •さらに全く学習しないで所望の出力を得る”training-free”な手法も増加 事前学習済みモデルの適合 － PEFT (Parameter-Efficient Fine-Tuning) / Training-Free Zeyu Han, et al., “Parameter-Efficient Fine-Tuning for Large Models: A Comprehensive Survey”, arxiv, 2024.
  • 29.
    28 事前学習済みモデルの適合 － PEFT ECLIPSE:Efficient Continual Learning in Panoptic Segmentation with Visual Prompt Tuning Beomyoung Kim, et al. (NAVER, KAIST) Panoptic Segmentationにおいて、 Visual Prompt Tuning (VPT)を活用して 新しい認識クラスを学習する技術を提案 Mask2Formerをベースとしたアーキテクチャにおいて、新しいpromptを追加する ことで、認識クラスを増やしていく
  • 30.
    29 事前学習済みモデルの適合 － Training-Free(1) Training-Free Open-Vocabulary Segmentation with Offline Diffusion-Augmented Prototype Generation Luca Barsellotti, et al. (University of Modena and Reggio Emilia et al.) 事前にStable Diffusionで大量のキャプションから 画像生成を行い、cross-attentionで各名詞に対応する 領域のプロトタイプ特徴量を算出 CLIPのGlobal特徴量とDINOv2のLocal特徴量を分割した各領域ごとに 算出し、prototypeと比較することで一切学習せずに Open-vocabularyなセグメンテーションを実現
  • 31.
    30 事前学習済みモデルの適合 － Training-Free(2) FreeU: Free Lunch in Diffusion U-Net Chenyang Si, et al. (Nanyang Technological University) 学習済みのUNetベースのdiffusion modelに対して、 2つのscaling factorを導入することで、ノイズ除去力と テクスチャの過度な平滑化抑制を実現 既存のモデルに数行コードを追加するだけで 生成品質を向上させることができる
  • 32.
  • 33.
    32 CVPR2024におけるVisionにおけるLLMの活用 (1) Language Modelsas Black-Box Optimizers for Vision-Language Models Shihong Liu, et al. (Carnegie Mellon University) ChatベースのLLM (GPT3.5/4)に初期のプロンプトとその評価結果を 与えて、よりよいプロンプトをLLMに想起させる 画像分類タスクにおいて、通常のプロンプトなどよりも高い精度を達成 T2Iタスクにおいては、GPT4Vを利用して、生成した画像が 適切かどうかを判定し、プロンプトの改善を実施する
  • 34.
    33 CVPR2024におけるVisionにおけるLLMの活用 (2) LocLLM: ExploitingGeneralizable Human Keypoint Localization via Large Language Model Dongkai Wang, et al. (Peking University) LLM (vicuna-7B)に対して、画像特徴量をプロンプトとして追加し、LoRAでfinetuneすることで、 textベースで人のkeypointsを予測させることに成功
  • 35.
    34 Diffusion Model forX 画像出力系タスク[3] Downstreamタスク[4] 学習データ生成[5] text-to-image[1] text/image-to-3D[2] [1] Jing Shi Ke et al., “InstantBooth: Personalized Text-to-Image Generation without Test-Time Finetuning”, CVPR, 2024. [2] Minghua Liu et al., “One-2-3-45++: Fast Single Image to 3D Objects with Consistent Multi-View Generation and 3D Diffusion”, CVPR, 2024. [3] Bingxin Ke et al., “Repurposing Diffusion-Based Image Generators for Monocular Depth Estimation”, CVPR, 2024. [4] Zigang Geng et al., “InstructDiffusion: A Generalist Modeling Interface for Vision Tasks”, CVPR, 2024. [5] Fan Zhang et al., “Atlantis: Enabling Underwater Depth Estimation with Stable Diffusion”, CVPR, 2024.
  • 36.
    35 Diffusion Model forX － 画像出力系タスク Repurposing Diffusion-Based Image Generators for Monocular Depth Estimation Bingxin Ke, et al. (ETH Zurich) Internet scaleで学習されたStable Diffusionを fine-tuneすることでロバストな単眼深度推定を行う Marigoldを提案 推論時はノイズと画像特徴量をLDMに与えてデノイズしていく 複数回の推論をアンサンブルすることで安定した推定を得る
  • 37.
    36 Diffusion Model forX － Downstreamタスク InstructDiffusion: A Generalist Modeling Interface for Vision Tasks Zigang Geng, et al. (Microsoft Research Asia) 「keypointを黄色の円で塗りつぶせ」のようなinstructを与えることで diffusion modelでもdownstream系のタスクをimg2imgの枠組みで 実現できることを示した 円やbounding boxを生成できるように 事前学習で適合させたのち、タスク固有の学習で instructionを教えて、Human alignmentで微調整を実施
  • 38.
    37 Diffusion Model forX － 学習データ生成 Atlantis: Enabling Underwater Depth Estimation with Stable Diffusion Fan Zhang, et al. (Beijing Institute of Technology et al.) 既存のDepth推定器(MiDaS)とVLM(BLIP2)を用いて、海中画像と その深度画像、キャプションのデータセットを作成し、 Stable Diffusion + ControlNetでDepth+キャプションから海中画像を 生成するようにfine-tuneする 陸上のデプスデータセットから海中画像を生成し、 そのデータセットで学習することで、 陸上海中のドメインギャップに対して 汎化できることを示した
  • 39.
    38 • VLM /MLLMや動画・3D系タスクなどの急激な進展に追従して ベンチマークやデータセット系論文数も増加 • 今後Multi-modal化するCVにおいて、タスクの複雑化に伴い 新しいベンチマークやデータセットは増え続けていくと予想 Benchmark / Dataset 縦軸は各keywordをタイトルに含むCVPR採択論文数 0 25 50 2022 2023 2024 benchmark 0 40 80 2022 2023 2024 dataset
  • 40.
    39 CVPR2024におけるBenchmark / Dataset(1) 大学レベルの専門知識と推論を必要とする MLLM評価用ベンチマーク テキストと画像生成を含む、MLLMの階層的能力を 評価するためのベンチマーク Multimodal Lifelongナビゲーションシステムを 構築・評価するためのベンチマーク ナビゲーションエージェントが現実的な3D環境に 適応する能力をテストする3Dシーンデータセット
  • 41.
    40 CVPR2024におけるBenchmark / Dataset(2) 同時撮影された一人称・三人称視点の ビデオを含む、大規模なマルチモーダル ビデオデータセットとベンチマーク ビデオ生成モデルのための包括的なベンチマークスイート マルチモーダル大規模言語モデル（MLLM）の動画理解 能力を包括的に評価するためのベンチマーク
  • 42.
    41 • VLM /MLLM系の基盤モデルの”v2”が登場 – モデルアーキテクチャはシンプルにして、データ品質を高める • CLIPやDINOv2, SAMなどの学習済みモデルを活用する研究 – 各モデルの特徴を生かした使い方が重要 • VPTやLoRAなどの省パラメータのfine-tuneやtraining-freeで タスクに適合する研究 – 大規模モデルのフルスクラッチ学習は避け、研究室レベルでの学習を実施 • LLMのVision研究への活用 – データ生成・プロンプト生成・text出力による推論 • 生成モデル以外でのDiffusion modelの活用 • Benchmark / Datasetの拡充 基盤モデル動向まとめ
  • 43.
    3D Vision動向 – 3D生成モデル – 単眼Depth推定 – 3D Gaussian Splatting – 3D Visionにおけるunified model － DUSt3R / MASt3R
  • 44.
    43 3D生成モデルの進展 参考: Peter Wonkaet al, “Towards Training Large 3D Generative Model”, CVPR2024 workshop on Towards 3D Foundation Models: Progress and Prospects Gen 1 Gen 2 Gen 3 Gen 4 Differentiable Rendering + Multiview Supervision Score Distillation Sampling Multiview Diffusion + Multiview Reconstruction Geometry Generation + Texture Generation EG3D DreamFusion Zero-1-to-3 MeshGPT CVPR2024の主戦場
  • 45.
    44 3D生成モデルの進展 － Gen1 to Gen 2 Gen 1 Diffentiable Rendering + Multiview Supervision [1] Eric R. Chan et al., “Efficient Geometry-aware 3D Generative Adversarial Networks”, CVPR, 2022. [2] Ben Poole et al., “DreamFusion: Text-to-3D using 2D Diffusion”, ICLR, 2023. 可微分レンダラを学習の系に組み込み 入力画像との再構築誤差で学習 3D教師データが不要で学習可能 3D geometryにノイズが多い Gen 2 Score Distillation Sampling diffusion modelを利用して NeRFの3D表現を最適化 3D教師データが不要で学習可能 低速・Janus問題 Janus問題
  • 46.
    45 3D生成モデルの進展 － Gen3 to Gen 4 Gen 3 Multiview Diffusion + Multiview Reconstruction Gen 4 Geometry Generation + Texture Generation [1] Ruoshi Liu et al., “Zero-1-to-3: Zero-shot One Image to 3D Object”, ICCV, 2023. [2] Xuanchi Ren et al., “XCube: Large-Scale 3D Generative Modeling using Sparse Voxel Hierarchies”, CVPR, 2024. Multiview制約をdiffusion modelに 組み込むことで頑健性向上 Janus-free, 高速な推論 大規模なMultiviewデータセット必要 3次元点群やmeshを直接推論 高速な推論, 事前学習済みモデル不要 大規模な3Dデータセット必要
  • 47.
    46 Gen 3やGen 4を支える大規模3Dデータセット Objaverse(2023) 10M+の3D object dataset MVImgNet (2023) 6.2MのMulti-view dataset [1] Matt Deitke et al., “Objaverse-XL: A Universe of 10M+ 3D Objects”, arxiv, 2023. [2] Xianggang Yu et al., “MVImgNet: A Large-scale Dataset of Multi-view Images”, CVPR, 2023. 3Dのドメインでも巨大データセットxシンプルなモデルで直接推論できる時代になってきた
  • 48.
    47 CVPR2024における3D生成モデル － Gen3 One-2-3-45++: Fast Single Image to 3D Objects with Consistent Multi-View Generation and 3D Diffusion Minghua Liu, et al. (UC San Diego et al.) 45秒で出来るSingle-to-3D(One-2-3-45)の後継論文で単眼画像から3D modelを推定する 2D拡散モデルをfinetuneして6つのmulti-view画像を一度に生成させ、その画像を条件として 3D拡散モデルで3D modelを生成する
  • 49.
    48 CVPR2024における3D生成モデル － Gen4 XCube: Large-Scale 3D Generative Modeling using Sparse Voxel Hierarchies Xuanchi Ren, et al. (NVIDIA et al.) 階層型のvoxel拡散モデルであり、学習済みのVAE潜在特徴量から voxel gridを直接推論する ObjaverseやWaymo open Datasetなどの大規模データセットで学習
  • 50.
    49 単眼Depth推定の進展 Relative Depth EstimationMetric Depth Estimation 深度を画像内の相対値 (0~1)で推定 深度を物理スケールで推定 (~m) 画像: https://jspenmar.github.io/MDEC/ Monocular Depth Estimation 単眼画像から深度を推定
  • 51.
    50 単眼相対Depth推定(RDE)の進展 SfMLearner (2017) 各データセットごとに学習 [1] TinghuiZhou et al., “Unsupervised Learning of Depth and Ego-Motion from Video”, CVPR, 2017. [2] René Ranftl et al., “Towards Robust Monocular Depth Estimation: Mixing Datasets for Zero-shot Cross-dataset Transfer”, TPAMI, 2020. [3] Lihe Yang et al., “Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data”, CVPR, 2024. MiDaS (2020) 複合データセットで学習 DepthAnything (2024) Internet-scaleで学習 RDEでは学習できるデータセットをスケールさせることで汎化性を高めてきた
  • 52.
    51 MiDaS － 複合データセットでの学習 課題アプローチ デプス推定向けデータセットはいくつか存在 していたが、データセットごとに特性が異なるため 統一的に扱うことが困難 画像ごとに深度のスケールを 最小二乗法でGTとfittingしてから ロスを計算する手法を提案 以後、Loss関数や学習済みMiDaSは広く利用される
  • 53.
    52 Depth Anything (CVPR2024)－ 未ラベル画像の活用 Depth Anything: Unleashing the Power of Large-Scale Unlabeled Data Lihe Yang, et al. (HKU et al.)  Internet-scaleの未ラベルの画像を活用することで、さらなる汎化性能向上  student = teacherの自己蒸留の枠組みで未ラベル画像を学習に利用  Data augmentationやDINOv2による特徴アラインを実施 屋内屋外・実写CG問わずロバストな相対デプス推定を実現
  • 54.
    53 単眼メトリックDepth推定(MDE)の進展 ZoeDepth (2023) [1] ShariqFarooq Bhat et al., “ZoeDepth: Zero-shot Transfer by Combining Relative and Metric Depth”, arxiv, 2023. [2] Wei Yin et al., “Metric3D: Towards Zero-shot Metric 3D Prediction from A Single Image”, arxiv, 2023. Metric3D (2023) 相対Depth推定器の進展に底上げされてメトリック推定も汎化性が大幅に向上 metric depth推定用のLUTを学習し 分類問題として推定する カメラの内部パラメータをつかった 変換・逆変換で相対デプスから絶対デプス に変換
  • 55.
    54 CVPR2024でのMetric Depth Estimation UniDepth:Universal Monocular Metric Depth Estimation Luigi Piccinelli, et al. (ETH Zurich , INSAIT) pixelごとに深度・方位角・仰角を予測することで、カメラ情報なしでも metric depthの推定を可能にする 疑似球面表現によりカメラ情報と深度を分離し、高い推定精度を達成
  • 56.
    55 3D Gaussian Splattingの進展 0 50 100 150 20222023 2024 NeRF 3D Gaussian Splatting [1] Bernhard Kerbl et al., “3D Gaussian Splatting for Real-Time Radiance Field Rendering”, SIGGRAPH, 2023. NVSでの 定常進化 3D生成AIでの 利用 Offline 3Dシーン再構築 Online 3Dシーン再構築 (SLAM) CVPR2024で見られた進展
  • 57.
    56 3D Gaussian Splattingの進展－ NVSでの定常進化 Mip-Splatting: Alias-free 3D Gaussian Splatting Zehao Yu, et al. (University of Tubingen et al.) 4D Gaussian Splatting for Real-Time Dynamic Scene Rendering Guanjun Wu, et al. (HUST et al.) Zoom時のエイリアス問題を3D平滑化フィルタと 2D Mipフィルタを導入することで解決 様々なスケールで高品質なレンダリングを実現 3Dガウス分布と4Dニューラルボクセルを用いて、 動的シーンの形状と時間変化を正確にモデル化 高品質な動的シーンレンダリングをリアルタイムに実現 ※NVS: Novel View Synthesis NeRFと同様の進化を3DGS版で焼き直す
  • 58.
    57 3D Gaussian Splattingの進展－ 3D生成AIでの利用 GaussianDreamer: Fast Generation from Text to 3D G aussians by Bridging 2D and 3D Diffusion Models Taoran Yi, et al. (HUST et al.) Triplane Meets Gaussian Splatting: Fast and Generalizabl e Single-View 3D Reconstruction with Transformers Zi-Xin Zou, et al. (Tsinghua University et al.) Shape-Eでtextから生成した3次元点群を 3DGS初期点群として利用 Rendering画像と2D diffusionの生成画像とで SDS損失を計算し3DGSのパラメータを最適化する 単一画像から3次元モデルを生成する 点群decoderとtriplane decoderを用いて 各点のガウス特徴量を算出し、3DGSの属性を推定 diffusion modelで出力した点群で3DGSを初期化することで高速な生成を実現
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    58 3D Gaussian Splattingの進展－ Offline 3Dシーン再構築 SuGaR: Surface-Aligned Gaussian Splatting forEfficient 3D Mes h Reconstruction and High-Quality Mesh Rendering Antoine Guedon, et al. (LIGM) COLMAP-Free 3D Gaussian Splatting Yang Fu, et al. (UC San Deigo et al.) 3DGSの苦手 (surfaceが汚い)を克服することでMesh復元などにも活用可能 3D Gaussianの表面アラインを促進する ロス関数を導入することで、3DGSのsurfaceを整える ガウス分布とメッシュを同時に最適化することで 高品質なメッシュを構築 2view間で単眼Depth推定結果に基づいて3DGSを生成 推定したLocal 3DGSをGlobal空間に蓄積していくことで COLMAP-freeな3次元復元を実現
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    59 3D Gaussian Splattingの進展－ Online 3Dシーン再構築 (SLAM) Gaussian Splatting SLAM Hidenobu Matsuki, et al. (Imperial College London) 3DGSの高速なレンダリングとSLAMは相性が良く、同テーマで複数本発表 RGBカメラのみの入力で3DGSのmapを作成しながらカメラトラッキングを実現 3DGSのレンダリングロスでposeとmapを最適化していく 球面調和関数を保持しないことで高速かつ軽量なmappingを実現
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    60 3D Visionにおけるunified model－ DUSt3R / MASt3R “impossible matching” まったく共通視野のない2画像での 3次元復元 本会議での発表に加えて、 2つのworkshopのinvited talkでも登壇 学会内で話題の論文の一つ [1] https://x.com/JeromeRevaud/status/1763495315389165963 [2] https://image-matching-workshop.github.io/ [3] https://3dfm.github.io/ DUSt3R － Dense Unconstrained Stereo 3D Reconstruction
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    61 3D Visionにおけるunified model－ DUSt3R DUSt3R: Geometric 3D Vision Made Easy Shuzhe Wang, et al. (Aalto University, Naver Labs Europe) • Siamese構成でRGBの2画像を入力 • 画像1基準の座標系でそれぞれの画像に 対応する3次元点群と信頼度を出力 • 同じ画像を与えると単眼3D推定を実施 • 2画像以上与えるとMulti-view 3D再構築を feedforwardで推論可能 シンプルなアーキテクチャでN-view (N≧1)の3D点群回帰が可能
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    62 3D Visionにおけるunified model－ DUSt3R DUSt3R: Geometric 3D Vision Made Easy Shuzhe Wang, et al. (Aalto University, Naver Labs Europe) 3D Vision領域における初めてのUnified Modelとして期待を集める 3次元点群を出力しているため、単眼・複眼両方の多様な3D Visionの 問題が統一的なモデルで扱える
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    63 3D Visionにおけるunified model－ MASt3R (後続研究) Grounding Image Matching in 3D with MASt3R Vincent Leroy, et al. (Naver Labs Europe) 点群回帰 + Matching分類を組み合わせることでロバスト性＋高精度を両立 • 明示的にMatchingモジュールを組み込むことでロバスト性に加えて精度も向上 • Map free localizationなどをはじめとした様々なタスクで優れた性能を達成
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    64 • 3D生成モデルの進展 – 大規模3Dデータセットの登場で直接推論が可能 •単眼Depth推定の進展 – Internet scaleでの学習によりロバスト性向上 • 3D Gaussian Splattingの進展 – NeRFを上回る急速な進展 • 3D Visionにおけるunified model – DUSt3R / MASt3Rについて紹介 3D Vision動向まとめ
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    65 • 学会トレンド – 生成AIが最大ホットトピック –3D Gaussian SplattingやFoundation modelが急成長 • 基盤モデル動向 – VLM / MLLMは”v2” へと成熟 – CLIP / DINOv2 / SAMなどのモデルの活用 – PEFT / Training-freeな省学習によるタスク適合 – 生成AI以外の観点でも普及がすすむDiffusion model – タスクの複雑化に伴いBenchmarkも並行して整備 • 3D Vision動向 – 大規模3D datasetによる3D生成AIの進化 – Internet scaleの画像で学習したロバストな単眼Depth推定 – 3D Gaussian Splattingの急速な進展と普及 – 3D Visionにおけるunified model 全体まとめ