We propose an online monocular perception-to-control framework that embeds semantic risk into the distance field used by Control Barrier Function (CBF)-based safe navigation and teleoperation. Many perception-based safety filters assign the same distance-based safety margin to all mapped obstacles or use semantics only as a downstream controller adjustment, rather than encoding semantic risk in the spatial representation. Our framework instead reasons online about obstacle geometry and class-dependent risk by embedding semantic information directly into the Euclidean Signed Distance Field (ESDF). This design encodes semantic risk before control optimization, so high-risk objects exert a larger spatial influence in the safety field while retaining efficient ESDF queries at runtime. Specifically, a foundation-model-based SLAM front end reconstructs dense 3-D geometry from monocular RGB video, while per-frame semantic segmentation provides pixel-level class labels that are fused into the reconstructed geometry. The resulting geometric-semantic representation is then converted into an ESDF, where semantic labels identify safety-relevant regions and impose class-dependent inflation before field computation. The semantic-aware ESDF provides the local distance values and spatial derivatives required by the CBF controller, while class-dependent gains further regulate the controller response. Extensive simulation and hardware experiments demonstrate online operation at 10--20 Hz and semantic-aware safe behavior in both teleoperation and autonomous navigation.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

BiSeNet:双向分割网络进行实时语义分割
统计学习与视觉计算组
22+阅读 · 2018年8月23日
Network Embedding 指南
专知
22+阅读 · 2018年8月13日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
VIP会员
最新内容
俄乌无人机战争的六大启示
专知会员服务
8+阅读 · 8月3日
《无人机空中监控:通信实验洞察》
专知会员服务
6+阅读 · 8月3日
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
6+阅读 · 8月2日
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
7+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
14+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
相关资讯
BiSeNet:双向分割网络进行实时语义分割
统计学习与视觉计算组
22+阅读 · 2018年8月23日
Network Embedding 指南
专知
22+阅读 · 2018年8月13日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
1+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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员