快速跟踪分割辅助的动态 SLAM
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TH85 TP391

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国家自然科学基金(62271096)项目资助


Dynamic SLAM assisted by fast tracking segmentation
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    摘要:

    目前,同时定位与地图构建(SLAM)技术在真实环境中的应用仍受多种因素制约,室内环境中的动态对象干扰就是其 中一个亟待解决的问题。 提出一种基于 ORB-SLAM3 并以实例分割网络为辅助的视觉 SLAM 系统,该系统将分割任务置于后 端,在前端结合 RGB-D 相机输入和核相关滤波(KCF)算法对后端检测到的语义信息进行跟踪传递,并且使用语义信息在贝叶 斯概率框架中追踪关键点的运动状态。 与目前基于检测或分割的方法相比,该系统使用更为轻量化的方案来分割和跟踪场景 中的运动对象,并在贝叶斯滤波模型的进一步辅助下,既实现了准确的动态干扰滤除,又优化了卷积神经网络(CNN)预处理导 致的系统运行实时性问题。 在 TUM RGB-D 数据集上的实验表明,该系统能以约 16 fps 的速度取得较高的定位精度,相较于 ORB-SLAM3 平均领先 78. 56% ,相较于 DynaSLAM 平均领先 11. 85% 。

    Abstract:

    At present, many factors restrict the application of the simultaneous localization and mapping ( SLAM) in real environment, and the interference of dynamic objects in indoor environment is one of the urgent problems to be solved. This article proposes a visual SLAM system based on ORB-SLAM3 and assisted by the instance segmentation network. The system places the segmentation task at the back end, and combines RGB-D camera input and KCF algorithm at the front end to detect semantic information from the back end. After tracking and transmitting, the system uses this information to track the motion state of key points in the Bayesian probability framework. Compared with current methods based on detection or segmentation, this system uses a lighter scheme to segment and track moving objects in the scene. With the further assistance of Bayesian filtering model, it not only realizes accurate dynamic interference filtering, but also optimizes the real-time problem of system operation caused by CNN network preprocessing. Experiments on the TUM RGB-D dataset show that the system can achieve high positioning accuracy at a speed of about 16 fps, with an average lead of 78. 56% compared with ORB-SLAM3 and 11. 85% compared with DynaSLAM.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

周 非,陈 帅,吴 凯,舒浩峰.快速跟踪分割辅助的动态 SLAM[J].仪器仪表学报,2023,44(5):313-321

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  • 在线发布日期: 2023-08-17
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