Localization is a key challenge in many robotics applications. In this work we explore LIDAR-based global localization in both urban and natural environments and develop a method suitable for online application. Our approach leverages efficient deep learning architecture capable of learning compact point cloud descriptors directly from 3D data. The method uses an efficient feature space representation of a set of segmented point clouds to match between the current scene and the prior map. We show that down-sampling in the inner layers of the network can significantly reduce computation time without sacrificing performance. We present substantial evaluation of LIDAR-based global localization methods on nine scenarios from six datasets varying between urban, park, forest, and industrial environments. Part of which includes post-processed data from 30 sequences of the Oxford RobotCar dataset, which we make publicly available. Our experiments demonstrate a factor of three reduction of computation, 70% lower memory consumption with marginal loss in localization frequency. The proposed method allows the full pipeline to run on robots with limited computation payload such as drones, quadrupeds, and UGVs as it does not require a GPU at run time.


翻译:本地化是许多机器人应用中的一项关键挑战。 在这项工作中,我们探索基于LIDAR的全球本地化在城市和自然环境中,并开发出适合在线应用的方法。 我们的方法利用高效的深学习结构,能够直接从 3D 数据中学习紧凑点云描述器。 该方法使用一套分解点云的有效地物空间代表,以匹配当前场景和先前的地图。 我们显示,网络内部层的下取样可以大大减少计算时间,而不会牺牲性能。 我们对基于LIDAR的基于LIDAR的全球本地化方法进行了大量评价,共评估了来自城市、公园、森林和工业环境之间六套数据集的九种情景。 其中一部分包括我们公开提供的来自牛津机器人数据集的30个序列的后处理数据。 我们的实验显示,在本地化频率上,有70%的低记忆消耗量和边际损失的三次减少。 拟议的方法使得完全管道能够运行在诸如无人机、四分解和UGVs等有限计算有效载荷的机器人上,因为它不需要运行的GPUPU。

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