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GPGM-SLAM: a Robust SLAM System for Unstructured Planetary Environments with Gaussian Process Gradient Maps

Giubilato, Riccardo und Le Gentil, Cedric und Vayugundla, Mallikarjuna und Schuster, Martin und Vidal-Calleja, Teresa und Triebel, Rudolph (2022) GPGM-SLAM: a Robust SLAM System for Unstructured Planetary Environments with Gaussian Process Gradient Maps. Field Robotics, 2, Seiten 1721-1753. Field Robotics Publication Society. doi: 10.55417/fr.2022053. ISSN 2771-3989.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Offizielle URL: http://fieldrobotics.net/Field_Robotics/Volume_2_files/Vol2_53.pdf

Kurzfassung

Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) techniques play a key role towards long-term autonomy of mobile robots due to the ability to correct localization errors and produce consistent maps of an environment over time. Contrarily to urban or man-made environments, where the presence of unique objects and structures offer unique cues for localization, the apperance of unstructured natural environments is often ambiguous and self-similar, hindering the performances of loop closure detection. In this paper, we present an approach to improve the robustness of place recognition in the context of a submap-based stereo SLAM based on Gaussian Process Gradient Maps (GPGMaps). GPGMaps embed a continuous representation of the gradients of the local terrain elevation by means of Gaussian Process regression and Structured Kernel Interpolation, given solely noisy elevation measurements. We leverage the imagelike structure of GPGMaps to detect loop closures using traditional visual features and Bag of Words. GPGMap matching is performed as an SE(2) alignment to establish loop closure constraints within a pose graph. We evaluate the proposed pipeline on a variety of datasets recorded on Mt. Etna, Sicily and in the Morocco desert, respectively Moon- and Mars-like environments, and we compare the localization performances with state-of-the-art approaches for visual SLAM and visual loop closure detection.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188132/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:GPGM-SLAM: a Robust SLAM System for Unstructured Planetary Environments with Gaussian Process Gradient Maps
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Giubilato, RiccardoRiccardo.Giubilato (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3161-3171NICHT SPEZIFIZIERT
Le Gentil, Cedriccedric.legentil (at) uts.edu.auhttps://orcid.org/0000-0002-9790-5935NICHT SPEZIFIZIERT
Vayugundla, MallikarjunaInstitute of Robotics and Mechatronicshttps://orcid.org/0000-0002-9277-0461NICHT SPEZIFIZIERT
Schuster, MartinInstitute of Robotics and Mechatronicshttps://orcid.org/0000-0002-6983-3719NICHT SPEZIFIZIERT
Vidal-Calleja, Teresateresa.vidalcalleja (at) uts.edu.auhttps://orcid.org/0000-0002-5763-9644NICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, RudolphRudolph.Triebel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7975-036XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2022
Erschienen in:Field Robotics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:2
DOI:10.55417/fr.2022053
Seitenbereich:Seiten 1721-1753
Verlag:Field Robotics Publication Society
ISSN:2771-3989
Status:veröffentlicht
Stichwörter:planetary robotics, SLAM, localization, extreme environments, learning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetare Exploration
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Giubilato, Riccardo
Hinterlegt am:15 Sep 2022 12:17
Letzte Änderung:27 Feb 2024 11:13

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