Modern visual-inertial navigation systems (VINS) are faced with a critical challenge in real-world deployment: they need to operate reliably and robustly in highly dynamic environments. Current best solutions merely filter dynamic objects as outliers based on the semantics of the object category. Such an approach does not scale as it requires semantic classifiers to encompass all possibly-moving object classes; this is hard to define, let alone deploy. On the other hand, many real-world environments exhibit strong structural regularities in the form of planes such as walls and ground surfaces, which are also crucially static. We present RP-VIO, a monocular visual-inertial odometry system that leverages the simple geometry of these planes for improved robustness and accuracy in challenging dynamic environments. Since existing datasets have a limited number of dynamic elements, we also present a highly-dynamic, photorealistic synthetic dataset for a more effective evaluation of the capabilities of modern VINS systems. We evaluate our approach on this dataset, and three diverse sequences from standard datasets including two real-world dynamic sequences and show a significant improvement in robustness and accuracy over a state-of-the-art monocular visual-inertial odometry system. We also show in simulation an improvement over a simple dynamic-features masking approach. Our code and dataset are publicly available.


翻译:在现实世界的部署中,现代视觉-视觉-视觉导航系统(VINS)面临严峻的挑战:它们需要在高度动态环境中可靠和稳健地运行。当前的最佳解决方案只是根据物体类别的语义将动态物体过滤为外部体。这种方法的规模并不大,因为它要求语义分类器包括所有可能移动的物体类别;这很难定义,更不用说部署。另一方面,许多真实世界环境以墙壁和地面等飞机的形式呈现出强大的结构性规律,这些物体也极具静态。我们推出一个单向视觉-视觉odology系统,利用这些平面的简单几何测量法来提高具有挑战性的环境的稳健性和准确性。由于现有数据集的动态元素数量有限,我们还展示了一个高动态的摄影现实合成数据集,以便更有效地评估现代VNS系统的能力。我们对这一数据集和来自标准数据集的三种不同序列,包括两个真实动态序列和视觉模拟系统。我们现有的视觉-智能-模拟系统也展示了一种简单的动态-清晰度的改进。

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