We investigate the problem of autonomous object classification and semantic SLAM, which in general exhibits a tight coupling between classification, metric SLAM and planning under uncertainty. We contribute a unified framework for inference and belief space planning (BSP) that addresses prominent sources of uncertainty in this context: classification aliasing (classier cannot distinguish between candidate classes from certain viewpoints), classifier epistemic uncertainty (classifier receives data "far" from its training set), and localization uncertainty (camera and object poses are uncertain). Specifically, we develop two methods for maintaining a joint distribution over robot and object poses, and over posterior class probability vector that considers epistemic uncertainty in a Bayesian fashion. The first approach is Multi-Hybrid (MH), where multiple hybrid beliefs over poses and classes are maintained to approximate the joint belief over poses and posterior class probability. The second approach is Joint Lambda Pose (JLP), where the joint belief is maintained directly using a novel JLP factor. Furthermore, we extend both methods to BSP, planning while reasoning about future posterior epistemic uncertainty indirectly, or directly via a novel information-theoretic reward function. Both inference methods utilize a novel viewpoint-dependent classifier uncertainty model that leverages the coupling between poses and classification scores and predicts the epistemic uncertainty from certain viewpoints. In addition, this model is used to generate predicted measurements during planning. To the best of our knowledge, this is the first work that reasons about classifier epistemic uncertainty within semantic SLAM and BSP.


翻译:我们调查了自主物体分类和语义性 SLAM 问题,一般而言,这在分类、标准SLAM 和不确定的规划之间存在紧密的关联。我们为推断和信仰空间规划提供了一个统一的框架(BSP ), 解决这方面的突出不确定性来源: 分类别名(从某些角度无法对候选类别加以分类 ), 分类缩略语不确定性(分类者从培训组获得“远”数据 ), 本地化不确定性(摄像和对象构成形成不确定因素 ) 。 具体地说,我们开发了两种方法,用于维持机器人和物体构成之间的联合分布,以及考虑到贝叶氏形态形态形态的后级概率矢量。 第一个方法是多功能- Hybrid(MH ), 在此期间,多种组合和类别之间的信仰混合信仰,以接近对成形和子级的共性信仰(JLP ), 共同的模型直接使用一个新的 JLP 。 此外,我们向BSP 提供了两种方法, 规划, 并同时对未来后种后种隐性不确定性的不确定性进行思考, 和直观的精确的计算方法, 或者用的是Silvial- salial sal- sal- silveal sal sal sal sal sal sal sal sal sal sild silveal be sild sild sal be 。

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