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Deep Learning-Based Pose Regression for Satellites: Handling Orientation Ambiguities in LiDAR Data

Piccinin, Margherita und Hillenbrand, Ulrich (2025) Deep Learning-Based Pose Regression for Satellites: Handling Orientation Ambiguities in LiDAR Data. Journal of Image and Graphics, 13 (2), Seiten 164-173. University of Portsmouth. doi: 10.18178/joig.13.2.164-173. ISSN 2301-3699.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.joig.net/show-99-445-1.html

Kurzfassung

In orbital spaceflight today, there is high demand for servicing of satellites, assembling of space structures, as well as clearing of orbits from harmful debris. Orbital robotics is a critical technology for accomplishing these tasks. On-board autonomy of servicing spacecraft requires imaging or 3D sensors, LiDAR in the case considered here, and intelligent processing of their data to estimate the relative pose between servicer and target satellite. In this study we investigate a parametrization for pose regression based on Deep Learning (DL) that can be superior to the standard parameters. In particular, we show that higher prediction accuracy can be achieved by adapting the parametrization to symmetries or more generally pose ambiguities of the target object. This result is established in extensive experiments on both synthetic and real LiDAR data for several DL-based methods. Moreover, our own lightweight network is both more accurate and faster than classical methods, even on a standard Central Processing Unit (CPU), and more accurate than also the other recent DL-based methods we compare to. Our synthetically trained regressor also achieves excellent sim2real transfer.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215596/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Deep Learning-Based Pose Regression for Satellites: Handling Orientation Ambiguities in LiDAR Data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Piccinin, MargheritaMargherita.Piccinin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4578-2942189233368
Hillenbrand, UlrichUlrich.Hillenbrand (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 März 2025
Erschienen in:Journal of Image and Graphics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:13
DOI:10.18178/joig.13.2.164-173
Seitenbereich:Seiten 164-173
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Loh, AliceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vuksanovic, BranislavNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:University of Portsmouth
ISSN:2301-3699
Status:veröffentlicht
Stichwörter:pose estimation, deep learning, LiDAR data, satellite, orbital robotics
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 - Projekt RICADOS [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Piccinin, Margherita
Hinterlegt am:05 Aug 2025 11:21
Letzte Änderung:05 Aug 2025 11:21

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