In this paper, we present an evolved version of the Situational Graphs, which jointly models in a single optimizable factor graph, a SLAM graph, as a set of robot keyframes, containing its associated measurements and robot poses, and a 3D scene graph, as a high-level representation of the environment that encodes its different geometric elements with semantic attributes and the relational information between those elements. Our proposed S-Graphs+ is a novel four-layered factor graph that includes: (1) a keyframes layer with robot pose estimates, (2) a walls layer representing wall surfaces, (3) a rooms layer encompassing sets of wall planes, and (4) a floors layer gathering the rooms within a given floor level. The above graph is optimized in real-time to obtain a robust and accurate estimate of the robot's pose and its map, simultaneously constructing and leveraging the high-level information of the environment. To extract such high-level information, we present novel room and floor segmentation algorithms utilizing the mapped wall planes and free-space clusters. We tested S-Graphs+ on multiple datasets including, simulations of distinct indoor environments, on real datasets captured over several construction sites and office environments, and on a real public dataset of indoor office environments. S-Graphs+ outperforms relevant baselines in the majority of the datasets while extending the robot situational awareness by a four-layered scene model. Moreover, we make the algorithm available as a docker file.


翻译:在本文中,我们展示了一个进化版的“情境图”,该图以单一可优化要素图、一个包含相关测量和机器人配置的机器人键盘图和3D场景图作为一组机器人键盘,包含相关的测量和机器人配置,以及一个3D场景图作为高层次的环境代表,将不同的几何元素与语义属性和这些元素之间的关系信息编码起来。我们提议的S-格+是一个新型的四层要素图,其中包括:(1)一个带有机器人的钥匙框架层,提出估计数字;(2)一个墙层代表墙表面,(3)一个包含几套壁平面的房间层,(4)一个在一定的楼层层内收集房间的层层。上图是实时优化的,目的是获得对机器人的面貌及其地图的可靠和准确估计,同时构建和利用这些元素之间的高度信息。为了提取这样的高层次信息,我们介绍了利用已绘制的壁平面图和自由空间集群的新型房间和地面分解算法。我们测试了S-Graphs+的多层数据结构,包括一个内部环境的模拟,同时模拟了内部环境的更深层数据环境,用真实的模拟,用真实的模型来采集的模型来测量的办公室,用真实的建筑模型来采集的模型来构建。

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