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ICRA 2025 · Paper Collection

物体位姿估计论文集

ICRA 2025 的核心变化,是把 object pose 从实验室单帧视觉任务推向三个真实约束:工业工件需要零样本接入和多视角遮挡互补,类别级方法需要同时表达尺度、形状与多解,在手操作则要求视觉失败后仍能依靠接触与物理约束持续更新。

12

严格收录论文

1

Best Paper Finalist

4

明确 zero-shot

3

视觉—触觉论文

ICRA 2025 官方统计为 4,250 篇投稿、1,606 篇录用论文,另有 503 篇期刊论文转投展示。本站以正式 proceedings 为底表,从中筛选标题与摘要直接涉及 object 6D / 9D pose、shape–pose、articulated part pose 或 in-hand pose 的主会论文。

Collection in One Sentence

从“看见对象”转向“在操作中持续知道对象在哪里”

ZeroBP、GZS6D-BP 与 Feature Exchange Transformer 都面向真实 bin-picking,但分别选择 position-aware correspondence、CAD template + semantic PPF 和多视图 early fusion,体现工业 pose 路线仍高度重视几何可解释性。

MonoDiff9D 与 OmniShape 开始显式表达 pose / shape 的概率多解;ViTa-Zero、低分辨率触觉 factor graph 和动态粒子滤波则把接触变成视觉估计器的物理校验与恢复机制。

Research Trends

2025 年值得关注的四条主线

趋势来自本站严格筛选的 12 篇核心论文,按任务条件和感知闭环归纳,不代表 ICRA 官方主题分类。

01 · Industrial Zero-Shot

零样本开始为工件而设计

ZeroBP 针对无纹理、局部形状重复,GZS6D-BP 针对纹理对称,二者不只证明“能泛化”,还直接回答 CAD 已有但不想重训时如何快速上线新工件。

02 · Occlusion & Multi-View

遮挡不再只靠更强 backbone

Best Paper Finalist 用 depth-guided graph 建模非相邻表面关系,Feature Exchange Transformer 用极线 cross-attention 提前交换多视角特征;两条路线都在显式重建“看不全时哪些信息仍有关联”。

03 · Pose as Distribution

类别级 pose 开始承认单视图多解

MonoDiff9D 用 diffusion 生成 9D pose,OmniShape 将 normalized-frame projection 与 shape prior 拆成两个条件分布;概率生成不再只是网络形式,而是为尺度、对称和未观测形状提供多假设。

04 · Touch as Constraint

触觉从额外特征变成物理可行性检查

三篇视觉—触觉论文分别使用 factor graph、particle filter 与 test-time optimization;共同点是触觉不必提供完整几何,只要指出接触、穿透、滑移或位移,就能在视觉遮挡后持续约束 6D pose。

Data Statistics

研究方向分布

每篇论文按主要贡献互斥归类,交叉属性保留在卡片标签中。

工业场景、遮挡与多视角

4

围绕 CAD correspondence、遮挡建模、多视图特征交换和 bin-picking,将零样本能力带入真实工业约束。

类别级、形状与关系 pose

5

从单目 9D pose、刚性与可动物体统一网络,扩展到 shape–pose 多假设和对象间语义相对位姿。

视觉—触觉与在手位姿

3

用接触、手部本体感觉和粒子 / 因子图推断,弥补遮挡、滑移与动态交互中的视觉失效。

统计解读:本届严格核心集没有以标准 object-pose benchmark 为主贡献的数据集论文,重心更偏方法和系统;工业四篇与视觉—触觉三篇合计占过半,也让 ICRA 2025 与同期纯视觉会议呈现出明显不同的机器人操作取向。

Recommended Reading

论文推荐

Finalist 标签来自 ICRA 2025 官方奖项名单;其余推荐依据路线代表性、问题完整度和机器人落地价值。

官方 Finalist ICRA Finalist

Occlusion-Aware Depth Graph Pose

ICRA 2025 Best Conference Paper Finalist;它把遮挡下非相邻表面点的关系显式交给 depth-guided graph,而不是只依赖局部可见纹理。

工业代表

ZeroBP

它没有停留在通用 feature matching,而是针对工件局部形状重复的问题,把 scene instance 的全局位置直接写入 correspondence。

优先阅读

GZS6D-BP

把 CAD template 的快速粗定位与 viewpoint-aligned semantic point-pair refinement 串成完整零样本抓取系统,并覆盖七个 BOP 核心数据集。

工业代表

Feature Exchange Transformer

不同于只在末端融合 pose,它在 backbone 多层提前交换视图特征,让遮挡互补和极线几何真正参与表征学习。

类别级代表

MonoDiff9D

它用条件 diffusion 直接生成 9D pose,以概率建模替代固定 shape prior、CAD 和深度传感器。

类别级代表

CIPE

它尝试消除 category-level 与 instance-level 两套 pipeline 的边界,并将 pose 统一表述为 set prediction。

优先阅读

YOEO

把 part instance segmentation 与 NPCS prediction 合并成单阶段网络,并在真实 Kinova 机器人上展示 200 Hz 视觉反馈。

概率建模代表

OmniShape

它不是强行补出唯一形状和 pose,而是显式采样联合多模态分布,更诚实地表达单次部分观测的不可辨识性。

交互关系代表

Semantic Cross-Pose

它把 pose 从“对象相对相机”扩展为“两个对象如何以相同语义关系摆放”,连接了 object pose 与任务示范迁移。

触觉代表

Low-Resolution In-Hand Pose

它证明每个指节只有一个二值触点也能显著约束 pose;关键不在触觉分辨率,而在把视觉、接触和不可穿透物理统一进 factor graph。

优先阅读

ViTa-Zero

不训练新的触觉网络,而是在测试时用接触、穿透和运动学约束修正任意视觉 backbone,部署逻辑非常清晰。

Paper List

论文罗列与简述

每张卡片给出任务边界、输入模态和中文简述;正式入口统一指向 DOI / IEEE Xplore,并补充公开项目或预印本。

4 papers

工业场景、遮挡与多视角

围绕 CAD correspondence、遮挡建模、多视图特征交换和 bin-picking,将零样本能力带入真实工业约束。

ICRA 2025 方法论文 Best Paper Finalist

Occlusion-Aware 6D Pose Estimation with Depth-Guided Graph Encoding and Cross-Semantic Fusion for Robotic Grasping

Jingyang Liu · Zhenyu Lu · Lu Chen · Jing Yang · Chenguang Yang

occlusiondepth-guided GNNbinary code2D–3D correspondenceLM-OYCB-V

设定:重遮挡抓取场景中,恢复已知对象的实例级 6D pose

输入:RGB-D + object model

简述:方法用深度引导的 GNN 建模遮挡场景中复杂的表面点关系,再自适应融合 object mask 与 binary code 两类语义以增强 2D–3D correspondence;论文在 LM-O、YCB-V 和真实抓取测试中验证,对部分对象的遮挡提升尤其明显。

ICRA 2025 方法论文

ZeroBP: Learning Position-Aware Correspondence for Zero-Shot 6D Pose Estimation in Bin-Picking

Jianqiu Chen · Zikun Zhou · Xin Li · Ye Zheng · Tianpeng Bao · Zhenyu He

zero-shotbin-pickingposition-aware correspondencetextureless objectROBI

设定:无对象专属训练时,对随机堆叠、弱纹理工件估计 6D pose

输入:RGB-D scene + CAD model

简述:ZeroBP 的 Position-Aware Correspondence 同时利用局部特征和全局位置,缓解纹理缺失、相似局部区域造成的错误匹配;在 ROBI 上,论文报告相对现有 zero-shot pose 方法的正确位姿平均召回率提升 9.1%。

ICRA 2025 方法论文

Generalizable Zero-Shot Object Pose Estimation for Bin-Picking

Zijiang Zhang · Huimin Lu · Jintong Cai · Tohru Kamiya · Seiichi Serikawa

zero-shotreal-time renderingsemantic PPFsymmetryBOP

设定:工业无序抓取中,不重训即可接入新对象并处理有纹理的对称工件

输入:RGB-D + CAD model

简述:方法先实时渲染 CAD templates 获得 coarse pose,再用与相机视角对齐的 semantic point-pair features 细化;设计重点是保留传统几何方法免训练、易部署的优势,同时改善纹理对称对象上的歧义。

ICRA 2025 方法论文

Multi-Layer Feature Exchange Transformer for Multi-View 6D Object Pose Estimation in Robot Bin Picking

Momen Khalil · Vincent Dietrich · Slobodan Ilic

multi-viewfeature exchangeepipolar attentioncoarse-to-fineROBI

设定:反光、无纹理和重遮挡的 bin-picking 中,以多相机互补视角提升 6D pose

输入:multi-view RGB-D

简述:Feature Exchange Transformer 结合 self-attention 与 epipolar cross-attention,在多个网络层执行 coarse-to-fine feature exchange;作为 EpiSurfEmb 的多视图增强,它在 ROBI 上超过原基线和其他 multi-view pose 方法。

5 papers

类别级、形状与关系 pose

从单目 9D pose、刚性与可动物体统一网络,扩展到 shape–pose 多假设和对象间语义相对位姿。

ICRA 2025 方法论文

MonoDiff9D: Monocular Category-Level 9D Object Pose Estimation via Diffusion Model

Jian Liu · Wei Sun · Hui Yang · Jin Zheng · Zichen Geng · Hossein Rahmani · Ajmal Mian

category-level9DoF posediffusion modelRGB-onlyDINOv2 depth

设定:单张 RGB 中,对类内未知实例同时估计旋转、平移和尺度

输入:monocular RGB

简述:MonoDiff9D 先以 DINOv2 零样本粗深度构造 point cloud,再融合图像与点云全局特征,并以 timestep-conditioned Transformer denoiser 从高斯噪声恢复 9D pose;整个流程不需要类内 CAD 或 shape prior。

ICRA 2025 方法论文

A Unified End-to-End Network for Category-Level and Instance-Level Object Pose Estimation from RGB Images

Jiale Ren · Hong Liu · Jinfu Liu · Peifeng Jiang

category + instanceRGB-onlyset predictiondirect regressionlearnable rotation

设定:用同一个端到端网络处理类别级和实例级 RGB object pose

输入:single RGB + category prior features

简述:CIPE 从 RGB 直接回归 pose,使用可学习 rotation representation 将旋转学习重新放入欧氏空间,并通过 prior-query fusion 把预训练点云特征与 bounding-box queries 融合;论文在两类任务数据集上都优于已有 RGB-only 方法。

ICRA 2025 方法论文

You Only Estimate Once: Unified, One-Stage, Real-Time Category-Level Articulated Object 6D Pose Estimation for Robotic Grasping

Jingshun Huang · Haitao Lin · Tianyu Wang · Yanwei Fu · Yu-Gang Jiang · Xiangyang Xue

articulated objectcategory-levelone-stageNPCS200 Hz feedback

设定:对未见可动物体同时分割部件实例,并估计各部件 pose 与尺度

输入:point cloud

简述:YOEO 联合预测逐点语义标签、centroid offsets 和 NPCS,通过中心投票聚类区分部件实例,再将分离后的 NPCS 区域与真实点云对齐恢复 pose / size;它针对传统 articulated pose 多阶段 pipeline 的延迟与误差传播问题。

ICRA 2025 方法论文

OmniShape: Zero-Shot Multi-Hypothesis Shape and Pose Estimation in the Real World

Katherine Liu · Sergey Zakharov · Dian Chen · Takuya Ikeda · Greg Shakhnarovich · Adrien Gaidon · Rares Ambrus

zero-shotshape + posemulti-hypothesisconditional diffusiontriplanar field

设定:没有已知 3D 模型或类别时,从一次观察联合估计完整形状与 pose 多解

输入:single partial observation

简述:OmniShape 将 shape completion 解耦为两个条件分布:观测如何投影进 normalized object frame,以及 triplanar neural field 上的几何先验;两个 diffusion models 组合后可生成多组一致的 pose–shape hypotheses。

ICRA 2025 方法论文

Semantic Cross-Pose Correspondence from a Single Example

Denis Hadjivelichkov · Sicelukwanda Zwane · Marc Peter Deisenroth · Lourdes Agapito · Dimitrios Kanoulas

one-shotobject-object relationsemantic correspondenceinteraction regionRGB-D demonstration

设定:只有一次对象交互示范时,将有语义意义的相对姿态迁移到新对象组合

输入:single-view RGB-D example

简述:方法自动检测交互部件,以几何和视觉语义特征执行 one-shot part correspondence;给定一组对象的示范相对 pose,可为新的对象实例预测语义等价的 cross-pose,例如工具与目标物体之间的瓶颈姿态。

3 papers

视觉—触觉与在手位姿

用接触、手部本体感觉和粒子 / 因子图推断,弥补遮挡、滑移与动态交互中的视觉失效。

ICRA 2025 方法论文

Visuo-Tactile Object Pose Estimation for a Multi-Finger Robot Hand with Low-Resolution In-Hand Tactile Sensing

Lukas Mack · Felix Grüninger · Benjamin A. Richardson · Regine Lendway · Katherine J. Kuchenbecker · Joerg Stueckler

in-hand posefactor graphbinary tactileproprioception13.3 Hz

设定:多指手严重自遮挡时,用低分辨率二值接触补足视觉位姿

输入:RGB-D + hand proprioception + binary tactile contacts

简述:方法以 FoundationPose 等视觉输出初始化,在因子图中联合视觉量测、手部本体感觉、二值接触距离和 non-penetration constraint,并用 robust cost 抑制离群值;17 个 YCB 对象仿真与真实多指手实验均显示高遮挡 / 高视觉噪声下的收益。

ICRA 2025 方法论文

High-Precision Object Pose Estimation Using Visual-Tactile Information for Dynamic Interactions in Robotic Grasping

Zicai Peng · Te Cui · Guangyan Chen · Haoyang Lu · Yi Yang · Yufeng Yue

dynamic interactionparticle filterslipcontacted objecthigh precision

设定:抓持对象滑移或接触对象被推动时,持续修正两个对象的动态 pose

输入:vision + tactile displacement

简述:方法以粒子滤波融合视觉与触觉:视觉实时追踪被接触对象,触觉位移则估计手中对象的 pose change;13 个不同几何对象的实验覆盖滑移和受迫运动,目标是让高精度操作在交互状态变化后仍能继续。

ICRA 2025 方法论文

ViTa-Zero: Zero-Shot Visuotactile Object 6D Pose Estimation

Hongyu Li · James Akl · Srinath Sridhar · Tye Brady · Taskin Padir

zero-shotvisuotactiletest-time optimizationphysical constraintnovel object

设定:新对象在抓取、搬运和双手交接中发生遮挡或视觉跟踪灾难性失败

输入:visual pose backbone + tactile + proprioception

简述:ViTa-Zero 把 gripper–object interaction 建模为 spring–mass system:触觉接触产生吸引力,本体感觉 / 穿透约束产生排斥力,并只在视觉 pose 不满足物理可行性时做 test-time optimization;可叠加 FoundationPose 或 MegaPose,且无需专门触觉训练集。

Scope & Sources

统计口径与边界

收录标准:ICRA 2025 正式 proceedings 中,标题与摘要直接估计 object 6D / 9D pose、articulated part pose、joint shape–pose、in-hand object pose,或以对象间相对 pose 作为可迁移操作目标的工作。

未计入:grasp pose、人体 / 手部姿态、相机与机器人本体定位、SLAM、果实 / 花朵等单一农业姿态应用、手术器械 pose、仅把 object pose 当作输入的策略,以及不从观测估计当前 object state 的目标轨迹生成。Semantic Cross-Pose 单列为关系 pose 扩展,避免与标准 BOP 任务混淆。

主要来源:ICRA 2025 官方 Program、正式 proceedings 目录、IEEE DOI 元数据、官方奖项名单及作者公开项目页。中文分类、摘要与趋势归纳为本站编辑整理,不替代原论文。