室内场景下实时地三维语义地图构建
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TP242TH72

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国家自然科学基金(61703012)、北京自然科学基金(4182010)、企业委托项目“人体目标跟踪系统开发”(2018223)资助


Realtime 3D semantic map building in indoor scene
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    摘要:

    移动机器人自主建图是完成智能行为的前提。为提高机器人智能水平和直观的用户交互,地图需要扩展超出几何和外观信息的语义信息。研究了将基于深度残差网络(DRN)的像素级图像语义分割和三维同时定位与建图(SLAM)相融合的三维语义地图构建方法。首先,采用一种联合中值滤波算法进行深度图像的修复,使用改进的迭代最近点(ICP)算法得到相机估计位姿以及基于随机蕨类的闭环检测构建出三维环境地图;其次,采用优化的深度残差网络对输入的图像实现较精准的像素语义级别的预测与分割;最后,采用贝叶斯更新方法,渐进式的将图像分割获取的语义分类标签迁移到重建的室内三维模型中,获得完整的三维语义地图。实验表明,所设计的方法可以在实际的、复杂环境下实时地构建语义地图。

    Abstract:

    Autonomous mapping for mobile robot is the premise of completing intelligent behavior.To improve the intelligence and intuitive user interaction of robot, maps are needed to achieve the semantics beyond geometry and appearance. This paper studies the 3D semantic map construction method, which fuses the pixellevel image semantic segmentation based on Deep Residual Networks(DRN) and Simultaneous Localization And Mapping(SLAM).Firstly, the combined median filter algorithmis used to restore the depth of the map. The improved Iterator Closest Point (ICP) algorithm is employed to estimate camera pose and loopback detection based on random ferns is proposed for 3D scene reconstruction. Then, the optimized DRN is utilized to achieve more accurate semantic prediction and segmentation. Finally, the predicted semantic classification labels are migrated to the 3D model by Bayesian based incremental transfer strategy to generate a globally consistent 3D semantic map.Experimental results show that the proposed method can build the realtime 3D semantic map in the real and complicated environment.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

单吉超,李秀智,张祥银,贾松敏.室内场景下实时地三维语义地图构建[J].仪器仪表学报,2019,40(5):240-248

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