Visual simultaneous localization and mapping (SLAM) systems face challenges in detecting loop closure under the circumstance of large viewpoint changes. In this paper, we present an object-based loop closure detection method based on the spatial layout and semanic consistency of the 3D scene graph. Firstly, we propose an object-level data association approach based on the semantic information from semantic labels, intersection over union (IoU), object color, and object embedding. Subsequently, multi-view bundle adjustment with the associated objects is utilized to jointly optimize the poses of objects and cameras. We represent the refined objects as a 3D spatial graph with semantics and topology. Then, we propose a graph matching approach to select correspondence objects based on the structure layout and semantic property similarity of vertices' neighbors. Finally, we jointly optimize camera trajectories and object poses in an object-level pose graph optimization, which results in a globally consistent map. Experimental results demonstrate that our proposed data association approach can construct more accurate 3D semantic maps, and our loop closure method is more robust than point-based and object-based methods in circumstances with large viewpoint changes.


翻译:视觉同步定位与地图构建(SLAM)系统在视角大范围变化的场景下,检测回环面临挑战。本文提出一种基于三维场景图空间布局与语义一致性的物体级回环检测方法。首先,我们利用语义标签、交并比(IoU)、物体颜色及物体嵌入等语义信息,提出一种物体级数据关联方法。随后,通过基于关联物体的多视图光束法平差,联合优化物体与相机的位姿。我们将优化后的物体表示为包含语义与拓扑关系的三维空间图。接着,提出一种基于顶点邻居结构布局与语义属性相似性的图匹配方法,用于选取对应物体。最后,在物体级位姿图优化中联合优化相机轨迹与物体位姿,从而生成全局一致的地图。实验结果表明,本文提出的数据关联方法能构建更精准的三维语义地图,且在大视角变化场景下,本回环检测方法相较基于点与基于物体的方法具有更强的鲁棒性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【泡泡一分钟】用于视角可变重定位的语义地图构建
泡泡机器人SLAM
19+阅读 · 2019年10月21日
【泡泡一分钟】DS-SLAM: 动态环境下的语义视觉SLAM
泡泡机器人SLAM
23+阅读 · 2019年1月18日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
【泡泡一分钟】端到端的弱监督语义对齐
泡泡机器人SLAM
53+阅读 · 2018年4月5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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
12+阅读 · 2021年6月21日
Arxiv
20+阅读 · 2020年6月8日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
相关基金
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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员