This paper presents a fundamental algorithm, called VDB-EDT, for Euclidean distance transform (EDT) based on the VDB data structure. The algorithm executes on grid maps and generates the corresponding distance field for recording distance information against obstacles, which forms the basis of numerous motion planning algorithms. The contributions of this work mainly lie in three folds. Firstly, we propose a novel algorithm that can facilitate distance transform procedures by optimizing the scheduling priorities of transform functions, which significantly improves the running speed of conventional EDT algorithms. Secondly, we for the first time introduce the memory-efficient VDB data structure, a customed B+ tree, to represent the distance field hierarchically. Benefiting from the special index and caching mechanism, VDB shows a fast (average \textit{O}(1)) random access speed, and thus is very suitable for the frequent neighbor-searching operations in EDT. Moreover, regarding the small scale of existing datasets, we release a large-scale dataset captured from subterranean environments to benchmark EDT algorithms. Extensive experiments on the released dataset and publicly available datasets show that VDB-EDT can reduce memory consumption by about 30%-85%, depending on the sparsity of the environment, while maintaining a competitive running speed with the fastest array-based implementation. The experiments also show that VDB-EDT can significantly outperform the state-of-the-art EDT algorithm in both runtime and memory efficiency, which strongly demonstrates the advantages of our proposed method. The released dataset and source code are available on https://github.com/zhudelong/VDB-EDT.


翻译:本文介绍了基于 VDB 数据结构的 Euclidean 远程转换的基本算法,称为 VDB- EDT 。 算法在网格地图上执行, 并生成相应的距离字段, 用于记录远程信息, 以记录障碍, 这是许多运动规划算法的基础 。 这项工作的贡献主要在于三个折叠。 首先, 我们提议了一个新的算法, 通过优化变换功能的时间安排优先事项, 从而便利远程转换程序, 大大改进常规 EDT 算法的运行速度。 其次, 我们首次引入了 VDB 数据结构( 定制的 B+ 树) 的内存高效数据结构, 以等级代表远程字段。 从特殊索引和缓存机制中受益的相应的远程信息字段, 随机访问速度( 平均\ textitle{O} (1)), 从而非常适合在EDDDF- EDDT 中经常搜索操作操作。 此外, 我们从地下环境采集的大型数据元数据, 我们的运行和公开数据系统运行的运行实验, 运行速度显示 VDDB- EDDDDDDDDDT 快速操作。

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