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世界モデルarXiv:2610.27890

EndoWorld-JEPA:内視鏡動画表現学習のための運動誘導型グローバル・ローカル潜在世界モデリング

EndoWorld-JEPA: Motion-Guided Global-Local Latent World Modeling for Endoscopic Video Representation Learning

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内視鏡動画の事前学習を、観測された運動を条件とした潜在状態予測として再定式化し、光学的運動誘導モジュールで大域的変位と局所的残差運動を分離して次状態を予測する世界モデル型フレームワークを提案した論文。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 内視鏡動画の汎用表現学習のための事前学習フレームワーク。 - 受動的な内視鏡動画の事前学習を、causal motion-guided latent-state prediction として再定式化。 - 記録された action・calibrated pose・robot kinematics の代わりに、現在までの観測運動を条件として次 latent state を予測。 - 著者らの知る限り、汎用内視鏡動画表現学習向けの初の latent world-model 事前学習フレームワーク。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存の事前学習法はカメラ変位・変形組織・器具相互作用による状態遷移(ダイナミクス)を暗黙的に扱うのみ。 - action-conditioned joint-embedding predictive world model に着想を得て、action の代わりに観測運動を条件とする点が新しい。 - 内視鏡 optical flow が共有の image-plane displacement と局所 residual motion の両方を含むという観察に基づき、動きを明示的に分離して活用。 - 単一の共通 pre-trained checkpoint で4つの downstream benchmark に強い転移を示す。

3. 技術・手法の肝は?

- Optical Motion-guided module が dominant displacement と residual motion を分離し、ordered temporal motion condition と spatial local-motion weights に変換。 - 相補的な global predictor と motion-local predictor を使用。temporal condition は両方の latent transition を変調。 - local weights は auxiliary motion-local state を定義し、予測を scene-level evolution から spatially selective dynamics へ拡張。 - patch-wise motion weighting で局所変化を強調しつつ解剖学的文脈を保持。 - past-motion-window dropout で motion condition 全体をランダムに隠し、信頼できない運動への依存を低減。…

4. どうやって有効だと検証した?

- 4つの downstream benchmark で評価。 - 共通の pre-trained checkpoint が強い転移性能を示すことを確認。 - これにより motion-guided global-local latent prediction が内視鏡動画の有効な事前学習パラダイムであることを支持。 - 個々の benchmark 名や定量指標の詳細は要旨からは不明。

5. 議論はある?

- 運動条件が信頼できない場合への対処として past-motion-window dropout を導入し依存を低減。 - 確率的な appearance artifact を再構成しない設計の妥当性が示唆される。 - ただし限界・失敗事例・計算コスト・他モダリティへの一般化については要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- action-conditioned joint-embedding predictive world model(JEPA 系)の原論文。 - 内視鏡 optical flow や motion 分離に関する研究。 - 内視鏡動画の自己教師あり事前学習(例: video masked autoencoder 系)との比較論文。 - 具体的な参照論文名は要旨からは不明。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Jie Wang, Shilong Yang, Tao Zhou, Juan Yu, Rong Qu, Jianfeng Ren, Zhicheng Zhang, Linlin Shen

分類: cs.CV

原文アブストラクト

Endoscopic video contains state transitions induced by camera displacement, deformable tissue, and instrument interaction, yet existing pre-training methods treat dynamics implicitly. Inspired by action-conditioned joint-embedding predictive world models and by the observation that endoscopic optical flow contains both shared image-plane displacement and localized residual motion, we reformulate passive endoscopic video pre-training as causal motion-guided latent-state prediction. We present EndoWorld-JEPA, to our knowledge the first latent world-model pre-training framework designed for general-purpose endoscopic video representation learning. In place of recorded actions, calibrated poses, or robot kinematics, the model conditions prediction of the next latent state on motion observed up to the current state. Its Optical Motion-guided module separates dominant displacement from residual motion and converts the resulting evidence into an ordered temporal motion condition and spatial local-motion weights. Complementary global and motion-local predictors use these outputs: the temporal condition modulates both latent transitions, whereas the local weights define an auxiliary motion-local state that extends prediction from scene-level evolution to spatially selective dynamics. Patch-wise motion weighting emphasizes localized change while retaining anatomical context, and past-motion-window dropout randomly withholds the complete motion condition to reduce dependence on unreliable motion. This global--local formulation learns predictable visual--motion dynamics in representation space without reconstructing stochastic appearance artifacts. Evaluation shows that a common pre-trained checkpoint achieves strong transfer across four downstream benchmarks, supporting motion-guided global--local latent prediction as an effective pre-training paradigm for endoscopic video.

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PR本紙発行元 EmplifAI