In the future, extraterrestrial expeditions will not only be conducted by rovers but also by flying robots. The technical demonstration drone Ingenuity, that just landed on Mars, will mark the beginning of a new era of exploration unhindered by terrain traversability. Robust self-localization is crucial for that. Cameras that are lightweight, cheap and information-rich sensors are already used to estimate the ego-motion of vehicles. However, methods proven to work in man-made environments cannot simply be deployed on other planets. The highly repetitive textures present in the wastelands of Mars pose a huge challenge to descriptor matching based approaches. In this paper, we present an advanced robust monocular odometry algorithm that uses efficient optical flow tracking to obtain feature correspondences between images and a refined keyframe selection criterion. In contrast to most other approaches, our framework can also handle rotation-only motions that are particularly challenging for monocular odometry systems. Furthermore, we present a novel approach to estimate the current risk of scale drift based on a principal component analysis of the relative translation information matrix. This way we obtain an implicit measure of uncertainty. We evaluate the validity of our approach on all sequences of a challenging real-world dataset captured in a Mars-like environment and show that it outperforms state-of-the-art approaches.


翻译:在未来,外星远征将不仅由流星体进行,而且由飞行机器人进行。刚刚降落在火星上的技术演示无人驾驶无人驾驶无人机的智能技术演示刚刚在火星上进行,标志着一个新的探索新时代的开始,不受地貌穿行的阻碍。强力自我定位对此至关重要。轻量、廉价和信息丰富传感器的相机已经被用来估计车辆的自动性。然而,在人为环境中证明有效的方法不能简单地部署在其他行星上。火星废地上的高度重复性质素对标本匹配基于方法的描述性匹配提出了巨大的挑战。在本文件中,我们展示了一种先进的强固态单色单色外观测算算算算法,使用高效的光学流跟踪获得图像和精细化的关键框架选择标准之间的特征对应性。与大多数其他方法相比,我们的框架还可以处理那些对单色测量系统特别具有挑战性的、只使用轮换的动作。此外,我们提出了一种新办法,根据对相对翻译信息矩阵的主要组成部分分析来估计目前的规模漂移风险。我们以这种方式获得了一种隐性的方法,这是一种具有挑战性的数据序列。我们所捕捉取的火星序列。

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