Propagates point and normal noise to the point-to-plane Hessian to compute a per-direction degeneracy probability and smoothly attenuates updates accordingly.

技術屬性

欄位內容為文獻擷取紀錄的原文用語(英文),以原文為據;「未查證」表示本研究尚未讀到該資訊,不代表該方法不具備此能力。

Probabilistic degeneracy detection (DRPM) 的技術屬性
感測輸入3D LiDAR (Velodyne VLP-16 in exp. 1-2; Ouster OS0-64 RevD in exp. 3; Ouster OS0-128 RevD in exp. 4)、IMU (Alphasense IMU in exp. 2; PixRacer Pro autopilot IMU in exp. 3; VectorNav VN100 in exp. 4)、monochrome camera for the ROVIO visual-inertial prior (exp. 2)、radar (TI IWR6843AOP-EVM) for a velocity factor (exp. 4 only)、legged odometry (exp. 1)
原文測試平台legged、UAV
狀態估計point-to-plane ICP whose update multiplies each inverse eigenvalue of the Hessian by the probability that the signal exceeds the noise tenfold (s = 10); in exp. 3 and 4 the scan-to-map ICP pose enters a GTSAM fixed-lag smoother (3 s lag) as a unary factor with the information matrix of Eq. 28
資料關聯scan-to-map point-to-plane (planar features within a LOAM-derived mapping module)
時間表示discrete poses
去畸變原文未報告
迴圈閉合none reported
全域最佳化none
地圖表示LOAM-style planar feature map (CompSLAM integration)
先驗資訊exp. 1 legged odometry; exp. 2 ROVIO visual-inertial odometry; exp. 3 IMU preintegration plus odometry deliberately perturbed with on-manifold noise, fused in a 3 s fixed-lag smoother; exp. 4 IMU preintegration plus radar velocity factor, with ground-plane priors on roll, pitch and height inside ICP
可輸出幾何registered point cloud map and poses
計算需求median 17 ms per adapted LOAM scan-matching step (including k-d tree build, correspondence search and plane estimation) on a laptop with Intel i7-12800H, 5.4% attributable to degeneracy detection; median 54 ms on one Cortex-A73 core of a Khadas VIM4; measured on experiment 2 (Sec. IV-F)

使用設備

原文使用的感測器、運算硬體與載具(equipment)。型號保留原文寫法,連結到設備頁中同一型號的歸併名稱;角色依原文用途分為方法輸入、資料集感測器、執行運算平台、參考或真值量測(reference or ground truth)與比較對象設備。

原文使用的設備
類別型號(原文寫法)角色資料集原文規格出處
LiDARVelodyne VLP-16方法輸入Rümlang Construction Site dataset; Seemühle Mine dataset10 Hz; horizontal FOV reduced to 180 degrees in exp. 1, full 360 degrees in exp. 2; noise model sigma_p = 1 cm from datasheet(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-B, IV-C, Fig. 2)
LiDAROuster OS0-64 RevD歸入:Ouster OS0-64方法輸入RelyOn Nutec dataset10 Hz; FOV reduced from 360 to 180 degrees; noise model sigma_p = 1.5 cm from datasheet(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-D)
LiDAROuster OS0-128 RevD歸入:Ouster OS0-128方法輸入Fyllingsdalen Bicycle Tunnel dataset10 Hz; full 360 degree FOV(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-E, Fig. 5)
慣性量測單元(IMU)Alphasense development kit IMU方法輸入Seemühle Mine dataset200 Hz(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-C)
慣性量測單元(IMU)PixRacer Pro autopilot IMU方法輸入RelyOn Nutec dataset100 Hz(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-D)
慣性量測單元(IMU)VectorNav VN100方法輸入Fyllingsdalen Bicycle Tunnel dataset200 Hz(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-E)
相機Alphasense development kit (forward-facing monochrome camera)方法輸入Seemühle Mine dataset0.4 MP grayscale, 20 Hz; used for ROVIO visual-inertial prior(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-C)
雷達Texas Instruments IWR6843AOP-EVM方法輸入Fyllingsdalen Bicycle Tunnel dataset10 Hz; radar velocities for a velocity factor(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-E)
載具平台ANYbotics ANYmal C方法輸入Rümlang Construction Site dataset; Seemühle Mine datasetlegged robot; legged odometry used as prior in exp. 1(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-B, IV-C)
運算硬體laptop with Intel i7-12800H CPU執行運算平台未標示median 17 ms per scan-matching step(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-F)
運算硬體Khadas VIM4執行運算平台未標示2.2 GHz quad-core Cortex-A73 plus 2.0 GHz quad-core Cortex-A53; one A73 core used; median 54 ms(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-F)

作者報告的優勢與限制

優勢

限制

營建工程相關證據

實驗一在瑞士 Rümlang 工地的大型開闊區域以 ANYmal C(VLP-16,10 Hz)與腿式里程計先驗測試地面平面造成的退化(沿地面平移與繞法向旋轉不受約束)。作者說明使用完整 360 度視野時掃描對地圖 ICP 只受輕微影響,因此把水平視野人為縮為 180 度來研究退化;該場地無真值,只有定性比較(Sec. IV-B, Fig. 2, Table I)。

原文驗證環境:施工中工地、地下或隧道、基礎設施、獨立參考量測

報告的性能數據

以下是原文作者報告的性能數值(author-reported results),不是本研究重新量測的結果。每張圖只並列同一個比較組(comparison group,同一張表、同一組實驗設定)內的方法;不同比較組之間的數值不可直接比較,也不構成排名。

本方法共出現在 4 個比較組,合計 16 筆紀錄。

Hatleskog & Alexis, 2024 · Table II 本方法 8 筆

表格設定(擷取紀錄原文):Seemühle mine, mean (SD) APE and RPE (Hatleskog & Alexis, 2024, Table II)

RPE [m], mean (SD 0.01),Seemühle Mine · full trajectory

只並列這張表在相同設定下報告的方法;以「本方法:」開頭者為本頁方法。失敗、未執行與未報告以標記呈現,不是 0。

按 Tab 進入圖表後,用上下方向鍵逐一瀏覽各類別,Esc 關閉提示框;也可開啟表格檢視閱讀全部數值。

這些是 Hatleskog & Alexis, 2024 在此表設定下報告的數值(author-reported results),只能在同一個比較組內對照,不代表方法在其他資料或設定下的表現。

統計量:平均值(mean);對齊方式:原文未報告;單位:m;場景:abandoned underground mine, self-similar tunnel

資料來源作者報告值(Hatleskog & Alexis, 2024, Table II)

數值與出處
方法(原文寫法)報告值出處
Ours本方法原文提出0.01 m(Hatleskog & Alexis, 2024, Table II)
Zhang [14]0.01 m(Hatleskog & Alexis, 2024, Table II)
Hinduja [15]0.01 m(Hatleskog & Alexis, 2024, Table II)
Lee [19] (Switch-SLAM)0.01 m(Hatleskog & Alexis, 2024, Table II)

Hatleskog & Alexis, 2024 · Table I 本方法 4 筆

指標degeneracy-induced drift (qualitative)

表格設定(擷取紀錄原文,這些數值分屬表中不同部分):(Hatleskog & Alexis, 2024, Table I)

  • Qualitative presence or absence of degeneracy-induced drift in partial maps; no numeric values
  • Qualitative drift check

degeneracy-induced drift (qualitative),Rümlang Construction Site · exp. 1 (VLP-16, FOV cut to 180 deg)

只並列這張表在相同設定下報告的方法;以「本方法:」開頭者為本頁方法。失敗、未執行與未報告以標記呈現,不是 0。

  • 未報告(沒有數值,不是 0)

按 Tab 進入圖表後,用上下方向鍵逐一瀏覽各類別,Esc 關閉提示框;也可開啟表格檢視閱讀全部數值。

這些是 Hatleskog & Alexis, 2024 在此表設定下報告的數值(author-reported results),只能在同一個比較組內對照,不代表方法在其他資料或設定下的表現。

統計量:原文未報告;對齊方式:未對齊;單位:無單位;場景:large open area of a construction site

資料來源作者報告值(Hatleskog & Alexis, 2024, Table I)

數值與出處
方法(原文寫法)報告值出處
Ours本方法原文提出無數值未報告註記(擷取紀錄):no degeneracy-induced drift(Hatleskog & Alexis, 2024, Table I, Fig. 2)
Zhang [14]無數值未報告註記(擷取紀錄):degeneracy-induced drift(Hatleskog & Alexis, 2024, Table I, Fig. 2)
Hinduja [15]無數值未報告註記(擷取紀錄):degeneracy-induced drift(Hatleskog & Alexis, 2024, Table I, Fig. 2)
Lee [19] (Switch-SLAM)無數值未報告註記(擷取紀錄):degeneracy-induced drift(Hatleskog & Alexis, 2024, Table I, Fig. 2)

Hatleskog & Alexis, 2024 · Text Sec. IV-F 本方法 3 筆

資料集與序列Seemühle Mine · exp. 2

表格設定(擷取紀錄原文,這些數值分屬表中不同部分):(Hatleskog & Alexis, 2024, Text Sec. IV-F)

  • Runtime of adapted LOAM scan-matching step in exp. 2, incl. k-d tree build, correspondence search and plane estimation
  • Runtime of adapted LOAM scan-matching step in exp. 2

median runtime of scan-matching step,Seemühle Mine · exp. 2

只並列這張表在相同設定下報告的方法;以「本方法:」開頭者為本頁方法。失敗、未執行與未報告以標記呈現,不是 0。

按 Tab 進入圖表後,用上下方向鍵逐一瀏覽各類別,Esc 關閉提示框;也可開啟表格檢視閱讀全部數值。

這些是 Hatleskog & Alexis, 2024 在此表設定下報告的數值(author-reported results),只能在同一個比較組內對照,不代表方法在其他資料或設定下的表現。

統計量:中位數(median);對齊方式:未對齊;單位:ms;場景:underground mine

資料來源作者報告值(Hatleskog & Alexis, 2024, Text Sec. IV-F)

數值與出處
方法(原文寫法)報告值出處
Ours(laptop, Intel i7-12800H)本方法原文提出17 ms(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-F)
Ours(Khadas VIM4, one Cortex-A73 core)本方法原文提出54 ms(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-F)

Hatleskog & Alexis, 2024 · Text Sec. IV-E 本方法 1 筆

指標estimated tunnel section length (approximately, described as correct)

資料集與序列Fyllingsdalen Bicycle Tunnel · exp. 4

表格設定(擷取紀錄原文):Fyllingsdalen tunnel, approximate values stated in text (Hatleskog & Alexis, 2024, Text Sec. IV-E)

estimated tunnel section length (approximately, described as correct),Fyllingsdalen Bicycle Tunnel · exp. 4

只並列這張表在相同設定下報告的方法;以「本方法:」開頭者為本頁方法。失敗、未執行與未報告以標記呈現,不是 0。

按 Tab 進入圖表後,用上下方向鍵逐一瀏覽各類別,Esc 關閉提示框;也可開啟表格檢視閱讀全部數值。

這些是 Hatleskog & Alexis, 2024 在此表設定下報告的數值(author-reported results),只能在同一個比較組內對照,不代表方法在其他資料或設定下的表現。

統計量:原文未報告;對齊方式:原文未報告;單位:m;場景:500 m straight bicycle tunnel section

資料來源作者報告值(Hatleskog & Alexis, 2024, Text Sec. IV-E)

數值與出處
方法(原文寫法)報告值出處
Ours本方法原文提出500 m(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-E, Fig. 5)
Hinduja [15]500 m(Hatleskog & Alexis, 2024, Sec. IV-E, Fig. 5)

來源

  • Hatleskog & Alexis, 2024

    Johan Hatleskog, Kostas Alexis(2024)Probabilistic Degeneracy Detection for Point-to-Plane Error MinimizationIEEE Robotics and Automation Letters, 9(12), pp. 11234-11241

    同儕審查已出版已讀全文近十年查證後修正

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