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IROS 2025 · Paper Collection

物体位姿估计论文集

IROS 2025 的 pose 研究从静态单帧估计继续向完整机器人状态链扩张:类别级方法更重视 canonical representation 与遮挡推理,实例级方法转向可见关键点、检索增强和高效蒸馏,单目与事件相机跟踪则把快速运动和失效恢复推到前台。

17

正式 proceedings 论文

5

类别级与规范表示

4

匹配与高效估计

4

动态 pose tracking

本站对 IROS 2025 的 1,986 篇正式 proceedings 记录进行了标题级全量筛选,并对 21 篇近邻候选复核摘要、任务输出和实验对象,最终收录 17 篇。

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Collection in One Sentence

Pose 正从单次回归器变成“可检索、可追踪、可恢复”的机器人状态模块

RCGNet、MK-Pose、PLANTPose 与 canonical representation 工作分别用几何、多模态关键点、可变形网格和等变规范化处理类别内变化;Occlusion-Aware Diffusion 则把遮挡关系直接写入生成式推断。

dGeDi、VAPO、RAG-6DPose 和 Uncertainty-Aware KD 说明研究重点已经从“再堆一个 backbone”转向知识如何选择、检索与压缩;DynamicPose、RGBTrack 和事件相机工作进一步要求系统在高速、缺深度和跟踪失败时自我恢复。

Research Trends

四条研究趋势

趋势按方法变化与机器人部署价值归纳,不等同于论文数量排名。

01 · Canonical State

类别级 pose 开始反思“坐标系本身如何定义”

Upright & Forward-Facing 学习语义一致的朝向,MK-Pose 自监督发现多模态关键点,PLANTPose 同时恢复 pose 与实例形变,类别表示不再等同于固定 NOCS 回归。

02 · Selective Evidence

匹配证据从“越多越好”变成可见、可检索、可信

VAPO 选择当前视角可见且重要的关键点,RAG-6DPose 从 CAD 知识库检索相关证据,dGeDi 和 uncertainty-aware KD 则避免蒸馏教师的不可靠局部知识。

03 · Dynamic Pose

相机与物体同时运动成为独立问题设定

DynamicPose 引入 VIO 与闭环 refinement,OmniPose6D 建立短期单目动态 benchmark,RGBTrack 处理无深度与失败恢复,事件相机用高频光流补足普通帧。

04 · Task Coupling

评测开始连接材质、可抓取性和下游策略

金属对象工作把材质与光照单列为数据变量,JENGA 联合评测对象选择和 pose,两篇手术器械论文分别关注 markerless 初始化与运动学能否支撑 imitation learning。

Data Statistics

研究方向分布

每篇论文按主要贡献互斥归类;跨方向属性保留在标签和简述中。

类别级表示、规范化与遮挡推理

5

从几何引导、可学习关键点、canonical frame 与条件 diffusion 出发,处理类内形变、对称性、尺度和遮挡。

匹配、检索、几何求解与高效部署

4

围绕可见关键点、3D 局部描述子、3DGS 特征对齐、CAD 检索增强、知识蒸馏和无对应求解构建更稳健的实例级 pipeline。

快速运动、单目与事件相机跟踪

4

把 object pose 从逐帧静态预测扩展到相机与物体共同运动、深度缺失、高速运动和跨帧失效恢复。

困难材质、堆叠操作与手术机器人

4

通过金属物体基准、堆叠对象选择、可微渲染和单目工具运动学,把 pose 连接到真实机器人系统。

11 / 17

类别表示与匹配效率两组论文合计,占核心收录的 64.7%,说明静态 pose 的主战场转向泛化表示与证据利用。

4 篇

直接研究动态 object pose tracking,覆盖 RGB-D、单目 RGB、事件流与视觉惯性融合。

16 篇

在元数据核验时已找到公开 PDF、项目页或代码入口;详情页制作还会继续追踪作者手稿。

Recommended Reading

论文推荐

IROS 不使用 CVPR 式 Highlight 标签;以下推荐依据问题代表性、方法完整度、数据贡献和机器人部署价值。

类别级代表

RCGNet

把几何特征预测、跨分支融合和尺度变化下的 PnP 求解串成 RGB-only 类别级路线,适合作为该分支的入口论文。

优先阅读

PLANTPose

它不把农作物只当成检测对象,而是同时建模相对基准网格的形变、位姿和合成数据域差距。

类别级代表

Upright & Forward-Facing

它关注“类别坐标系如何定义”这个常被默认的前置问题,并用等变约束、对称损失和语义朝向监督系统处理。

优先阅读

MK-Pose

视觉、点云和类别文本不是简单拼接,而是共同参与可学习关键点发现与图关系建模,且覆盖 HouseCat6D 等真实家庭场景。

类别级代表

Occlusion-Aware Diffusion Pose

将图像观测、隐式对应、感知距离和遮挡关系直接写入 diffusion 反演过程,而不是仅在输入端增加遮挡增强。

优先阅读

dGeDi

围绕 pose 对局部几何描述子的真实需求设计蒸馏和弱监督,而不是只比较通用 correspondence recall。

几何代表

VAPO

用连续可见性与图重要度重构关键点预算,在速度、关键点数量和 pose 稳定性之间给出清晰设计。

Oral / 优先阅读

RAG-6DPose

把 RAG 思路落实为明确的 CAD 多模态检索与 pose decoder,不依赖语言模型类比,适合观察检索增强如何进入几何视觉。

追踪代表

DynamicPose

视觉惯性补偿、深度辅助 2D tracker、多候选姿态与分层 refinement 共同形成闭环,完整面向快速运动失效模式。

数据代表

OmniPose6D

用大规模合成动态数据把“单目、短时、双重运动”从零散实验提升为独立 benchmark,并给出 uncertainty-aware baseline。

追踪代表

Event Optical-Flow Tracking

事件流负责高频速度更新,图像帧负责低频全局纠偏,清楚体现异步传感器对高速 pose tracking 的互补价值。

数据代表

Metallic Object Pose

把金属材质的镜面反射和光照敏感性作为独立数据问题,并给出 BOP-compatible 数据与 material-aware baseline。

应用代表

JENGA

将“抓哪个对象”和“该对象姿态是多少”联合评测,补足标准 pose benchmark 与真实拆垛决策之间的落差。

应用代表

Surgical Instrument DR Pose

通过专门的器械几何 primitive 与 pose hypothesis space,让可微渲染从“已知近似初值 refinement”推进到单次 markerless 初始化。

Paper List

论文罗列与简述

每张卡片给出任务设定、输入模态、中文简述与正式 DOI;完成全文精读后,卡片将切换为站内详情页入口。

5 papers

类别级表示、规范化与遮挡推理

从几何引导、可学习关键点、canonical frame 与条件 diffusion 出发,处理类内形变、对称性、尺度和遮挡。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

RCGNet: RGB-based Category-Level 6D Object Pose Estimation with Geometric Guidance

Sheng Yu · Di-Hua Zhai · Yuanqing Xia

category-levelRGB-onlygeometric guidancetransformerRANSAC-PnP

设定:类别内形状与尺度变化下,仅从单幅 RGB 估计 6D pose

输入:RGB

简述:以 transformer 预测并融合图像与几何特征,再用几何引导的 correspondence 估计和 RANSAC-PnP 恢复姿态;求解阶段显式处理类别实例尺度变化,目标是在不依赖深度的前提下提升类别级泛化。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

Category-Level 6D Object Pose Estimation in Agricultural Settings Using a Lattice-Deformation Framework and Diffusion-Augmented Synthetic Data

Marios Glytsos · Panagiotis P. Filntisis · George Retsinas · Petros Maragos

agricultural roboticscategory-levellattice deformationStable Diffusionsynthetic data

设定:外观和几何高度变化的香蕉等农业对象,联合估计 6D pose 与实例形变

输入:RGB

简述:网络预测对象相对基础网格的 lattice deformation 与 6D pose,并用 Stable Diffusion 细化合成图纹理;论文建立香蕉位姿基准,并与 MegaPose 等方法比较,展示类别级形变建模在农业操作中的价值。

IROS 2025 方法论文 详情页制作中

Learning Upright and Forward-Facing Object Poses using Category-level Canonical Representations

Bing Han · Ruitao Pan · Xinyu Zhang · Chenxi Wang · Zhi Zhai · Zhibin Zhao · Xuefeng Chen

canonicalizationSE(3)-equivarianceself-supervisedsymmetrycategory-level

设定:跨类别形状变化与对称歧义下,学习符合人类语义的朝上和朝前 canonical pose

输入:point cloud / 3D shape

简述:采用 Siamese Vector Neurons 模块保持 SE(3) 等变性,以自监督方式解耦形状与姿态;再通过 Siamese equivariant constraint、自动生成的 upright surface 标签和 symmetry-aware losses 学习稳定的朝上与朝前规范坐标系。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

MK-Pose: Category-Level Object Pose Estimation via Multimodal-Based Keypoint Learning

Yifan Yang · Peili Song · Enfan Lan · Dong Liu · Jingtai Liu

category-levelmultimodalself-supervised keypointsgraph reasoningshape-prior-free

设定:不依赖实例 CAD 或类别形状先验的类别级 pose 与尺寸估计

输入:RGB + point cloud + category text

简述:以 attention queries 和 soft heatmaps 自监督发现对象关键点,使用图结构刻画关键点关系,再融合 RGB、点云与类别文本特征完成姿态估计;在 CAMERA25、REAL275 和 HouseCat6D 上验证,无需类别 shape prior。

IROS 2025 方法论文 详情页制作中

Occlusion-Aware 6D Pose Estimation with Visual Observation Guided Diffusion Model

Yanbin Xiong · Buzhen Huang · Hui Ma · Yu Liu · Jun Cheng

category-levelRGB-Ddiffusionocclusion reasoningrobot grasping

设定:严重遮挡下的类别级 6D pose,并在机械臂抓取中验证

输入:RGB-D

简述:以 2D/3D 观测作为条件,在 diffusion 反向过程利用隐式 correspondence、perceptual distance 与对象遮挡关系约束姿态分布;除公开基准外,还在 UR5 抓取系统中测试遮挡场景。

4 papers

匹配、检索、几何求解与高效部署

围绕可见关键点、3D 局部描述子、3DGS 特征对齐、CAD 检索增强、知识蒸馏和无对应求解构建更稳健的实例级 pipeline。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

Distilling 3D Distinctive Local Descriptors for 6D Pose Estimation

Amir Hamza · Andrea Caraffa · Davide Boscaini · Fabio Poiesi

3D local descriptorknowledge distillationzero-shotocclusionBOP

设定:把高性能但昂贵的 3D 局部描述子压缩到可用于零样本 6D pose 的学生模型

输入:point cloud / depth

简述:从 GeDi 教师蒸馏高效学生描述子,并用大规模遮挡与部分观测训练;针对教师在非显著局部区域的不可靠描述,设计弱监督损失抑制错误知识传递,在 5 个 BOP 数据集上评估零样本 pose。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

VAPO: Visibility-Aware Keypoint Localization for Efficient 6DoF Object Pose Estimation

Ruyi Lian · Yuewei Lin · Longin Jan Latecki · Haibin Ling

instance-levelvisibility-awarekeypoint selectionPageRanksymmetry

设定:遮挡和对称情况下,仅回归当前视角真正有信息的对象关键点

输入:RGB

简述:从对象标注和对称性生成 3D keypoint visibility 标签,以 PageRank 计算连续关键点重要度,并将可见性与重要度注入 pose 网络;方法可接入 CAD-based 与 CAD-free 表示,在 LM、LM-O、YCB-V 上验证。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

RAG-6DPose: Retrieval-Augmented 6D Pose Estimation via Leveraging CAD as Knowledge Base

Kuanning Wang · Yuqian Fu · Tianyu Wang · Yanwei Fu · Longfei Liang · Yu-Gang Jiang · Xiangyang Xue

retrieval augmentedCAD knowledge basemultiview featurespoint cloudocclusion

设定:把 CAD 的多视图外观和 3D 几何组织为可检索知识库,辅助遮挡视角 pose

输入:RGB + CAD multiview images + point cloud

简述:离线构建包含 CAD 多视图视觉特征和 3D 点的知识库,以 ReSPC 检索与查询最相关的视角和几何证据,再由 retrieval-augmented decoder 预测 6D pose;重点改善遮挡与未见视角。

IROS 2025 方法论文 详情页已完成

Uncertainty-Aware Knowledge Distillation for Compact and Efficient 6DoF Pose Estimation

Nassim Ali Ousalah · Anis Kacem · Enjie Ghorbel · Emmanuel Koumandakis · Djamila Aouada

knowledge distillationuncertaintycompact modelkeypointsefficient inference

设定:将大型关键点 pose teacher 压缩到资源受限设备,同时避免蒸馏不可靠预测

输入:RGB

简述:以 teacher 的关键点不确定性调节知识传递,并在关键位置对齐中间特征,使 student 重点学习对 pose 有贡献且置信度较高的知识;在 LINEMOD 和 SPEED+ 上比较精度、模型规模与效率。

4 papers

快速运动、单目与事件相机跟踪

把 object pose 从逐帧静态预测扩展到相机与物体共同运动、深度缺失、高速运动和跨帧失效恢复。

IROS 2025 追踪论文 详情页已完成

DynamicPose: Real-time and Robust 6D Object Pose Tracking for Fast-Moving Cameras and Objects

Tingbang Liang · Yixin Zeng · Jiatong Xie · Boyu Zhou

real-time trackingfast motionVIOKalman filterretraining-free

设定:相机和对象同时快速运动、ROI 剧烈变化时的实时 6D pose tracking

输入:RGB-D / VIO

简述:先用 VIO 补偿相机运动造成的 ROI 位移,以深度信息增强 2D tracking;再由 VIO-guided Kalman filter 预测旋转与多个 pose candidates,分层 refinement 后将结果反馈到下一帧,无需为新对象重新训练。

IROS 2025 数据与系统 详情页已完成

OmniPose6D: Towards Short-Term Object Pose Tracking in Dynamic Scenes from Monocular RGB

Yunzhi Lin · Yipu Zhao · Fu-Jen Chu · Xingyu Chen · Wei-Yao Wang · Hao Tang · Patricio A. Vela · Matt Feiszli · Kevin J. Liang

datasetmonocular RGBdynamic sceneshort-term trackinguncertainty

设定:单目短视频中,相机与对象均可能运动的短期 pose tracking

输入:monocular RGB video

简述:发布面向短期单目动态对象跟踪的大规模合成数据与评测协议,同时提出 uncertainty-aware keypoint refinement baseline;并在真实数据上检验从合成动态场景向现实视频的泛化。

IROS 2025 追踪论文 详情页已完成

RGBTrack: Fast, Robust Depth-Free 6D Pose Estimation and Tracking

Teng Guo · Jingjin Yu

RGB-onlyFoundationPoserender-and-comparetracking recoveryCAD scale

设定:部署阶段无深度输入,利用真实尺度 CAD 从 RGB 视频初始化并持续跟踪

输入:RGB video + CAD model

简述:在 FoundationPose 式 render-and-compare 基础上用二分搜索恢复对象深度,引入 XMem、Kalman filter 和状态机维持 mask、运动预测与失败恢复;若 CAD 尺度未知,也可由初始深度估计反推。

IROS 2025 追踪论文 详情页已完成

6-DoF Object Tracking with Event-based Optical Flow and Frames

Zhichao Li · Arren Glover · Chiara Bartolozzi · Lorenzo Natale

event cameraoptical flowhigh-speed trackingRGB framessensor fusion

设定:普通帧出现运动模糊或更新率不足时的高速 6DoF object tracking

输入:events + RGB-D / low-rate RGB pose

简述:从事件光流估计对象 6DoF 速度,以同步 depth 和 interaction matrix 建立 2D–3D 运动约束,再用 5 Hz RGB global pose estimator 抑制积分漂移;高速优势有四对象合成定量支撑,真实序列仅作定性验证。

4 papers

困难材质、堆叠操作与手术机器人

通过金属物体基准、堆叠对象选择、可微渲染和单目工具运动学,把 pose 连接到真实机器人系统。

IROS 2025 数据与系统 详情页已完成

Improving 6D Object Pose Estimation of Metallic Household and Industry Objects

Thomas Pöllabauer · Michael Gasser · Tristan Wirth · Sarah Berkei · Volker Knauthe · Arjan Kuijper

metallic objectsBOP datasetlighting variationmaterial estimationGDRNPP

设定:高反光金属家居和工业对象在光照、背景变化下的实例级 pose

输入:RGB

简述:发布含 60 个金属对象、9 万张训练图的 IGD BOP-compatible 合成数据集;分别在 GDRNPP 中加入曲率关键点热图和“理想材质”图像重建分支。两条路线均只在合成测试集验证,尚无真实金属场景或联合模型结果。

IROS 2025 数据与系统 详情页已完成

JENGA: Object Selection and Pose Estimation for Robotic Grasping from a Stack

Sai Srinivas Jeevanandam · Sandeep Inuganti · Shreedhar Govil · Didier Stricker · Jason Rambach

stacked objectsobject selection6DoF posecamera-IMUrobot grasping

设定:从紧密堆叠对象中选择可安全抓取的顶层实例,并估计其 6DoF pose

输入:RGB + IMU + CAD

简述:以 YOLOv8 + RGB-only ZebraPose 产生候选,用 IMU 重力方向排序砖块高度,再按 modal / rendered-amodal mask 面积比筛除遮挡对象;12K 合成数据上的 top-1 自定义 precision-mAP 为 0.79,真实工地仅作视频展示。

IROS 2025 领域应用 详情页已完成

Differentiable Rendering-based Pose Estimation for Surgical Robotic Instruments

Zekai Liang · Zih-Yun Chiu · Florian Richter · Michael C. Yip

surgical roboticsdifferentiable renderingmarkerlesspose initializationdVRK

设定:不贴人工标记,从单幅术野图像校准并初始化手术机器人器械 pose tracking

输入:monocular RGB + robot geometry

简述:从单幅 640×480 内窥镜 RGB、SAM2 mask、dVRK CAD / 运动学和不准确关节角出发,在 RCM-compatible 四维空间中优化 500 个候选,再联合细化相机—机器人外参与末端三关节。真实实验验证 RCM consistency 和开放环抓取,但没有绝对外参真值或 runtime;在线 tracking 仍是未来工作。

IROS 2025 领域应用 详情页已完成

SurgiPose: Estimating Surgical Tool Kinematics from Monocular Video for Surgical Robot Learning

Juo-Tung Chen · Xinhao Chen · Ji Woong Kim · Paul Maria Scheikl · Richard Jaepyeong Cha · Axel Krieger

surgical roboticsmonocular videodifferentiable renderingtool kinematicsimitation learning

设定:仅用单目术野视频恢复手术工具轨迹、基座位姿与关节角,供机器人学习使用

输入:monocular RGB video + articulated tool model

简述:首帧从 3×3 mask-center 网格和 36 个视轴角度构造 324 个候选,再以关节条件 3D Gaussian Splatting 联合细化 6D pose 与三个关节角,后续逐帧 warm start。两任务 ADE 为 9.7 / 12.0 mm;估计轨迹监督的策略成功率为 70% / 60%,低于真值监督的 100% / 80%。

Scope, Sources & Deduplication

统计口径、来源与去重

收录标准:IROS 2025 正式 proceedings 中,主要输出为实例级 / 类别级 object 6D pose、object pose tracking、直接服务 pose 的局部描述子与几何求解、面向 pose 的数据基准,或手术器械等明确刚体 / 关节工具状态。

未计入:人体 / 手部 /机器人本体 pose、相机 localization、纯 grasp pose、3D bounding-box tracking,以及只把既有 pose 当作控制输入的系统。VISO-Grasp 的核心是主动视角规划与抓取,AlignCAPE 评测的是 MP-100 上类别无关 2D keypoint localization;SplatPose 输出相机相对于 3DGS 场景的位姿;Correspondence-Free Patterns 的实证任务是相机 / 机器人相对墙面 pattern 的运动估计。四者均不计入 6D object pose 核心统计。

去重规则:RA-L、T-RO、T-ASE 等期刊论文即使在 IROS 现场报告,仍归入期刊专题,不与 IROS 正式 proceedings 重复计数。正式发表信息以 IEEE DOI 和 IROS proceedings 为准,arXiv、作者手稿、项目页与代码仓库仅作为开放阅读入口。

主要来源:DBLP IROS 2025 完整目录、IEEE proceedings DOI、各论文 DOI 和作者公开材料。中文摘要、任务分类与趋势归纳为本站编辑整理。