Semantic mapping aims to construct a 3D semantic representation of the environment, providing essential knowledge for robots operating in complex outdoor settings. While Bayesian Kernel Inference (BKI) addresses discontinuities of map inference from sparse sensor data, existing semantic mapping methods suffer from various sources of uncertainties in challenging outdoor environments. To address these issues, we propose an uncertainty-aware semantic mapping framework that handles multiple sources of uncertainties, which significantly degrade mapping performance. Our method estimates uncertainties in semantic predictions using Evidential Deep Learning and incorporates them into BKI for robust semantic inference. It further aggregates noisy observations into coherent Gaussian representations to mitigate the impact of unreliable points, while employing geometry-aligned kernels that adapt to complex scene structures. These Gaussian primitives effectively fuse local geometric and semantic information, enabling robust, uncertainty-aware mapping in complex outdoor scenarios. Comprehensive evaluation across diverse off-road and urban outdoor environments demonstrates consistent improvements in mapping quality, uncertainty calibration, representational flexibility, and robustness, while maintaining real-time efficiency. Our project website: https://e2-bki.github.io


翻译:语义建图旨在构建环境的三维语义表示,为机器人在复杂户外场景中的运行提供关键知识。尽管贝叶斯核推理(BKI)能够处理稀疏传感器数据导致的建图推断不连续问题,但现有语义建图方法在具有挑战性的户外环境中仍面临多种不确定性来源的困扰。为解决这些问题,我们提出了一种不确定性感知语义建图框架,该框架能够处理显著降低建图性能的多种不确定性来源。我们的方法通过证据深度学习估计语义预测中的不确定性,并将其整合至BKI中以实现鲁棒的语义推断。该方法进一步将噪声观测聚合为连贯的高斯表示以减轻不可靠点的影响,同时采用适应复杂场景结构的几何对齐核函数。这些高斯基元能够有效融合局部几何与语义信息,从而在复杂户外场景中实现鲁棒且不确定性感知的建图。通过对多样化越野与城市户外环境的综合评估,本方法在建图质量、不确定性校准、表示灵活性和鲁棒性方面均展现出持续改进,同时保持实时运行效率。项目网站:https://e2-bki.github.io

0
下载
关闭预览

相关内容

【新书】贝叶斯推断:理论、方法、计算,347页pdf
专知会员服务
88+阅读 · 2024年6月8日
MIT最新《贝叶斯深度学习》综述论文,37页pdf
专知会员服务
55+阅读 · 2021年1月4日
IROS2020|机器人自主探索与建图算法,代码已开源!
中国图象图形学报
34+阅读 · 2020年9月8日
【干货书】贝叶斯推断随机过程,449页pdf
专知
31+阅读 · 2020年8月27日
通俗易懂!《图机器学习导论》附69页PPT
专知
55+阅读 · 2019年12月27日
【泡泡图灵智库】体积实例感知语义建图与3D对象发现
泡泡机器人SLAM
22+阅读 · 2019年9月7日
贝叶斯机器学习前沿进展
机器学习研究会
21+阅读 · 2018年1月21日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
最新内容
俄乌战争中乌克兰防空能力演变与见解(中文版)
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:24
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
6+阅读 · 4月23日
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
3+阅读 · 4月23日
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
11+阅读 · 4月23日
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
5+阅读 · 4月23日
相关基金
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员