A key component of graph-based SLAM systems is the ability to detect loop closures in a trajectory to reduce the drift accumulated over time from the odometry. Most LiDAR-based methods achieve this goal by using only the geometric information, disregarding the semantics of the scene. In this work, we introduce PADLoC for joint loop closure detection and registration in LiDAR-based SLAM frameworks. We propose a novel transformer-based head for point cloud matching and registration, and to leverage panoptic information during training time. In particular, we propose a novel loss function that reframes the matching problem as a classification task for the semantic labels and as a graph connectivity assignment for the instance labels. During inference, PADLoC does not require panoptic annotations, making it more versatile than other methods. Additionally, we show that using two shared matching and registration heads with their source and target inputs swapped increases the overall performance by enforcing forward-backward consistency. We perform extensive evaluations of PADLoC on multiple real-world datasets demonstrating that it achieves state-of-the-art results. The code of our work is publicly available at http://padloc.cs.uni-freiburg.de.


翻译:图形SLAM系统的关键组成部分是在轨迹中检测环路闭合以减少来自轨迹计算的漂移。大多数基于LiDAR的方法通过仅使用几何信息来实现此目标,而忽略了场景的语义。在这项工作中,我们介绍了PADLoC,用于基于LiDAR的SLAM框架中的联合闭环检测和配准。我们提出了一种用于点云匹配和配准的新型Transformer头,并在训练时利用全景信息。特别是,我们提出了一种新的损失函数,将匹配问题重新定义为基于语义标签的分类任务和基于实例标签的图形连通性分配。在推理期间,PADLoC不需要全景注释,使其比其他方法更加灵活。此外,我们展示了使用两个共享的匹配和配准头并将其源和目标输入互换可以通过强制前向-后向一致性来增加整体性能。我们在多个现实世界数据集上进行了广泛的评估,证明PADLoC实现了最先进的结果。我们的工作代码可在http://padloc.cs.uni-freiburg.de上公开获取。

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