Exploration of unknown space with an autonomous mobile robot is a well-studied problem. In this work we broaden the scope of exploration, moving beyond the pure geometric goal of uncovering as much free space as possible. We believe that for many practical applications, exploration should be contextualised with semantic and object-level understanding of the environment for task-specific exploration. Here, we study the task of both finding specific objects in unknown space as well as reconstructing them to a target level of detail. We therefore extend our environment reconstruction to not only consist of a background map, but also object-level and semantically fused submaps. Importantly, we adapt our previous objective function of uncovering as much free space as possible in as little time as possible with two additional elements: first, we require a maximum observation distance of background surfaces to ensure target objects are not missed by image-based detectors because they are too small to be detected. Second, we require an even smaller maximum distance to the found objects in order to reconstruct them with the desired accuracy. We further created a Micro Aerial Vehicle (MAV) semantic exploration simulator based on Habitat in order to quantitatively demonstrate how our framework can be used to efficiently find specific objects as part of exploration. Finally, we showcase this capability can be deployed in real-world scenes involving our drone equipped with an Intel RealSense D455 RGB-D camera.


翻译:与自主移动机器人探索未知空间是一个研究周密的问题。 在这项工作中,我们扩大了探索范围,超越了探索范围,超越了探索尽可能自由空间的纯粹几何目标,我们认为,对于许多实际应用,探索应当以语义和物体层面的环境理解为背景,用于具体任务的探索。在这里,我们研究在未知空间中寻找特定物体以及将其重建到一个目标细节水平的任务。因此,我们扩大环境重建的范围,不仅包括背景地图,而且还包括目标水平和语义连接子图层。重要的是,我们调整了我们先前在尽可能短的时间内发现尽可能多的自由空间的目标功能,并增加了两个要素:首先,我们需要对背景表面的最大观测距离,以确保目标物体不会被基于图像的探测器忽略,因为它们太小,无法被探测到。第二,我们需要更小的距离,更小得多的距离,以便按照预期的准确度重建这些物体。我们进一步创建了微型航空飞行器(MAV) 语义和语义连接的探测器。重要的是,我们在尽可能短的时间内发现尽可能多的自由空间,在现实空间中,我们是如何在真实的探索中找到我们是如何在真实的。</s>

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