当机器人在城市环境中导航时，大量动态物体的出现将使空间结构多样化。因此，在线删除动态对象至关重要。在本文中，我们为高度动态的城市环境介绍了一个新颖的在线拆除框架。该框架由扫描到图的前端和地图对后端模块组成。前端和后端都深入整合了基于可见性的方法和基于地图的方法。该实验在高度动态的模拟方案和现实世界数据集中验证了框架。

了解场景是自主导航车辆的关键，以及在线将周围环境分段为移动和非移动物体的能力是这项任务的中央成分。通常，基于深度学习的方法用于执行移动对象分段（MOS）。然而，这些网络的性能强烈取决于标记培训数据的多样性和数量，可以获得昂贵的信息。在本文中，我们提出了一种自动数据标记管道，用于3D LIDAR数据，以节省广泛的手动标记工作，并通过自动生成标记的训练数据来提高现有的基于学习的MOS系统的性能。我们所提出的方法通过批量处理数据来实现数据。首先利用基于占用的动态对象拆除以粗略地检测可能的动态物体。其次，它提取了提案中的段，并使用卡尔曼滤波器跟踪它们。基于跟踪的轨迹，它标记了实际移动的物体，如驾驶汽车和行人。相反，非移动物体，例如，停放的汽车，灯，道路或建筑物被标记为静态。我们表明，这种方法允许我们高效地标记LIDAR数据，并将我们的结果与其他标签生成方法的结果进行比较。我们还使用自动生成的标签培训深度神经网络，并与在同一数据上的手动标签上接受过的手动标签的培训相比，实现了类似的性能，以及使用我们方法生成的标签的其他数据集时更好的性能。此外，我们使用不同的传感器评估我们在多个数据集上的方法，我们的实验表明我们的方法可以在各种环境中生成标签。

同时定位和映射（SLAM）被认为是智能车辆和移动机器人的重要功能。但是，当前的大多数LiDAR SLAM方法都是基于静态环境的假设。因此，在具有多个移动对象的动态环境中的本地化实际上是不可靠的。本文提出了一个动态的SLAM框架RF-LIO，该框架在LIO-SAM上构建，该框架添加了自适应多分辨率范围图像，并使用紧密耦合的LIDAR惯性探测器首先删除移动对象，然后将激光镜扫描与子束相匹配。因此，即使在高动态环境中，它也可以获得准确的姿势。在自收集的数据集和Open UrbanLoco数据集上评估了提出的RF-LIO。高动态环境中的实验结果表明，与壤土和LIO-SAM相比，所提出的RF-LIO的绝对轨迹精度分别可以提高90％和70％。 RF-LIO是高动态环境中最先进的大满贯系统之一。

本文报告了一个动态语义映射框架，该框架将3D场景流量测量纳入封闭形式的贝叶斯推理模型中。环境中动态对象的存在可能会导致当前映射算法中的伪影和痕迹，从而导致后方地图不一致。我们利用深度学习利用最新的语义细分和3D流量估计，以提供MAP推断的测量。我们开发了一个贝叶斯模型，该模型以流量传播，并渗透3D连续（即可以在任意分辨率下查询）语义占用率图优于其静态对应物的语义占用图。使用公开数据集的广泛实验表明，所提出的框架对其前身和深度神经网络的输入测量有所改善。

传统的LIDAR射测（LO）系统主要利用从经过的环境获得的几何信息来注册激光扫描并估算Lidar Ego-Motion，而在动态或非结构化环境中可能不可靠。本文提出了Inten-loam，一种低饮用和健壮的激光镜和映射方法，该方法完全利用激光扫描的隐式信息（即几何，强度和时间特征）。扫描点被投影到圆柱形图像上，这些图像有助于促进各种特征的有效和适应性提取，即地面，梁，立面和反射器。我们提出了一种新型基于强度的点登记算法，并将其纳入LIDAR的探光仪，从而使LO系统能够使用几何和强度特征点共同估计LIDAR EGO-MOTION。为了消除动态对象的干扰，我们提出了一种基于时间的动态对象删除方法，以在MAP更新之前过滤它们。此外，使用与时间相关的体素网格滤波器组织并缩减了本地地图，以维持当前扫描和静态局部图之间的相似性。在模拟和实际数据集上进行了广泛的实验。结果表明，所提出的方法在正常驾驶方案中实现了类似或更高的精度W.R.T，在非结构化环境中，最先进的方法优于基于几何的LO。

我们提出了一种生成，预测和使用时空占用网格图（SOGM）的方法，该方法嵌入了真实动态场景的未来语义信息。我们提出了一个自动标记的过程，该过程从嘈杂的真实导航数据中创建SOGM。我们使用3D-2D馈电体系结构，经过训练，可以预测SOGM的未来时间步骤，并给定3D激光镜框架作为输入。我们的管道完全是自我监督的，从而为真正的机器人提供了终身学习。该网络由一个3D后端组成，该后端提取丰富的特征并实现了激光镜框架的语义分割，以及一个2D前端，可预测SOGM表示中嵌入的未来信息，从而有可能捕获房地产的复杂性和不确定性世界多代理，多未来的互动。我们还设计了一个导航系统，该导航系统在计划中使用这些预测的SOGM在计划中，之后它们已转变为时空风险图（SRMS）。我们验证导航系统在模拟中的能力，在真实的机器人上对其进行验证，在各种情况下对真实数据进行研究SOGM预测，并提供一种新型的室内3D LIDAR数据集，该数据集在我们的实验中收集，其中包括我们的自动注释。

根据一般静态障碍物检测的要求，本文提出了无人接地车辆局部静态环境的紧凑型矢量化表示方法。首先，通过融合LiDAR和IMU的数据，获得了高频姿势信息。然后，通过二维（2D）障碍物点的生成，提出了具有固定尺寸的网格图维护过程。最后，通过多个凸多边形描述了局部静态环境，该多边形实现了基于双阈值的边界简化和凸多边形分割。我们提出的方法已应用于公园的一个实用无人驾驶项目中，典型场景的定性实验结果验证了有效性和鲁棒性。此外，定量评估表明，与传统的基于网格地图的方法相比，使用较少的点信息（减少约60％）来代表局部静态环境。此外，运行时间（15ms）的性能表明，所提出的方法可用于实时局部静态环境感知。可以在https://github.com/ghm0819/cvr_lse上访问相应的代码。

这项工作通过创建具有准确而完整的动态场景的新颖户外数据集来解决语义场景完成（SSC）数据中的差距。我们的数据集是由每个时间步骤的随机采样视图形成的，该步骤可监督无需遮挡或痕迹的场景的普遍性。我们通过利用最新的3D深度学习体系结构来使用时间信息来创建最新的开源网络中的SSC基准，并构建基准实时密集的局部语义映射算法MotionsC。我们的网络表明，提出的数据集可以在存在动态对象的情况下量化和监督准确的场景完成，这可以导致改进的动态映射算法的开发。所有软件均可在https://github.com/umich-curly/3dmapping上找到。

We study algorithms for detecting and including glass objects in an optimization-based Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithm in this work. When LiDAR data is the primary exteroceptive sensory input, glass objects are not correctly registered. This occurs as the incident light primarily passes through the glass objects or reflects away from the source, resulting in inaccurate range measurements for glass surfaces. Consequently, the localization and mapping performance is impacted, thereby rendering navigation in such environments unreliable. Optimization-based SLAM solutions, which are also referred to as Graph SLAM, are widely regarded as state of the art. In this paper, we utilize a simple and computationally inexpensive glass detection scheme for detecting glass objects and present the methodology to incorporate the identified objects into the occupancy grid maintained by such an algorithm (Google Cartographer). We develop both local (submap level) and global algorithms for achieving the objective mentioned above and compare the maps produced by our method with those produced by an existing algorithm that utilizes particle filter based SLAM.

Maps play a key role in rapidly developing area of autonomous driving. We survey the literature for different map representations and find that while the world is three-dimensional, it is common to rely on 2D map representations in order to meet real-time constraints. We believe that high levels of situation awareness require a 3D representation as well as the inclusion of semantic information. We demonstrate that our recently presented hierarchical 3D grid mapping framework UFOMap meets the real-time constraints. Furthermore, we show how it can be used to efficiently support more complex functions such as calculating the occluded parts of space and accumulating the output from a semantic segmentation network.

准确的移动对象细分是自动驾驶的重要任务。它可以为许多下游任务提供有效的信息，例如避免碰撞，路径计划和静态地图构建。如何有效利用时空信息是3D激光雷达移动对象分割（LIDAR-MOS）的关键问题。在这项工作中，我们提出了一个新型的深神经网络，利用了时空信息和不同的LiDAR扫描表示方式，以提高LIDAR-MOS性能。具体而言，我们首先使用基于图像图像的双分支结构来分别处理可以从顺序的LiDAR扫描获得的空间和时间信息，然后使用运动引导的注意模块组合它们。我们还通过3D稀疏卷积使用点完善模块来融合LIDAR范围图像和点云表示的信息，并减少对象边界上的伪像。我们验证了我们提出的方法对Semantickitti的LiDAR-MOS基准的有效性。我们的方法在LiDar-Mos IOU方面大大优于最先进的方法。从设计的粗到精细体系结构中受益，我们的方法以传感器框架速率在线运行。我们方法的实现可作为开源可用：https：//github.com/haomo-ai/motionseg3d。

自动驾驶汽车的主要挑战是在看不见的动态环境中导航。将移动对象与静态对象分开对于导航，姿势估计以及了解其他交通参与者在不久的将来可能如何移动至关重要。在这项工作中，我们解决了区分当前移动物体（如行人行人或驾驶汽车）的3D激光雷达点的问题，从非移动物体（如墙壁）中获得的点，但还停放了汽车。我们的方法采用了一系列观察到的激光扫描，并将它们变成素化的稀疏4D点云。我们应用计算有效的稀疏4D旋转来共同提取空间和时间特征，并预测序列中所有点的移动对象置信得分。我们制定了一种退化的地平线策略，使我们能够在线预测移动对象，并根据新观察结果对GO进行预测。我们使用二进制贝叶斯过滤器递归整合了扫描的新预测，从而产生了更强的估计。我们在Semantickitti移动对象细分挑战中评估我们的方法，并显示出比现有方法更准确的预测。由于我们的方法仅在随着时间的推移随时间范围的几何信息上运行，因此它可以很好地概括为新的，看不见的环境，我们在阿波罗数据集中评估了这些环境。

在这项研究中，我们提出了一种新型的视觉定位方法，以根据RGB摄像机的可视数据准确估计机器人在3D激光镜头内的六个自由度（6-DOF）姿势。使用基于先进的激光雷达的同时定位和映射（SLAM）算法，可获得3D地图，能够收集精确的稀疏图。将从相机图像中提取的功能与3D地图的点进行了比较，然后解决了几何优化问题，以实现精确的视觉定位。我们的方法允许使用配备昂贵激光雷达的侦察兵机器人一次 - 用于映射环境，并且仅使用RGB摄像头的多个操作机器人 - 执行任务任务，其本地化精度高于常见的基于相机的解决方案。该方法在Skolkovo科学技术研究所（Skoltech）收集的自定义数据集上进行了测试。在评估本地化准确性的过程中，我们设法达到了厘米级的准确性；中间翻译误差高达1.3厘米。仅使用相机实现的确切定位使使用自动移动机器人可以解决需要高度本地化精度的最复杂的任务。

The emergence of low-cost, small form factor and light-weight solid-state LiDAR sensors have brought new opportunities for autonomous unmanned aerial vehicles (UAVs) by advancing navigation safety and computation efficiency. Yet the successful developments of LiDAR-based UAVs must rely on extensive simulations. Existing simulators can hardly perform simulations of real-world environments due to the requirements of dense mesh maps that are difficult to obtain. In this paper, we develop a point-realistic simulator of real-world scenes for LiDAR-based UAVs. The key idea is the underlying point rendering method, where we construct a depth image directly from the point cloud map and interpolate it to obtain realistic LiDAR point measurements. Our developed simulator is able to run on a light-weight computing platform and supports the simulation of LiDARs with different resolution and scanning patterns, dynamic obstacles, and multi-UAV systems. Developed in the ROS framework, the simulator can easily communicate with other key modules of an autonomous robot, such as perception, state estimation, planning, and control. Finally, the simulator provides 10 high-resolution point cloud maps of various real-world environments, including forests of different densities, historic building, office, parking garage, and various complex indoor environments. These realistic maps provide diverse testing scenarios for an autonomous UAV. Evaluation results show that the developed simulator achieves superior performance in terms of time and memory consumption against Gazebo and that the simulated UAV flights highly match the actual one in real-world environments. We believe such a point-realistic and light-weight simulator is crucial to bridge the gap between UAV simulation and experiments and will significantly facilitate the research of LiDAR-based autonomous UAVs in the future.

LIDAR传感器提供有关周围场景的丰富3D信息，并且对于自动驾驶汽车的任务（例如语义细分，对象检测和跟踪）变得越来越重要。模拟激光雷达传感器的能力将加速自动驾驶汽车的测试，验证和部署，同时降低成本并消除现实情况下的测试风险。为了解决以高保真度模拟激光雷达数据的问题，我们提出了一条管道，该管道利用移动映射系统获得的现实世界点云。基于点的几何表示，更具体地说，已经证明了它们能够在非常大点云中准确对基础表面进行建模的能力。我们引入了一种自适应夹层生成方法，该方法可以准确地对基础3D几何形状进行建模，尤其是对于薄结构。我们还通过在GPU上铸造Ray铸造的同时，在有效处理大点云的同时，我们还开发了更快的时间激光雷达模拟。我们在现实世界中测试了激光雷达的模拟，与基本的碎片和网格划分技术相比，表现出定性和定量结果，证明了我们的建模技术的优势。

保持最新的地图以反映现场的最新变化非常重要，尤其是在涉及在延长环境中操作的机器人重复遍历的情况。未发现的变化可能会导致地图质量恶化，导致本地化差，操作效率低下和机器人丢失。体积方法，例如截断的签名距离功能（TSDF），由于其实时生产致密而详细的地图，尽管在随着时间的推移随着时间的流逝而变化的地图更新仍然是一个挑战，但由于它们的实时生产而迅速获得了吸引力。我们提出了一个框架，该框架引入了一种新颖的概率对象状态表示，以跟踪对象在半静态场景中的姿势变化。该表示为每个对象共同对平稳性评分和TSDF变更度量进行建模。同时加入几何信息和语义信息的贝叶斯更新规则被得出以实现一致的在线地图维护。为了与最先进的方法一起广泛评估我们的方法，我们在仓库环境中发布了一个新颖的现实数据集。我们还评估了公共Toycar数据集。我们的方法优于半静态环境重建质量的最先进方法。

Paris-Carla-3d是由移动激光器和相机系统构建的几个浓彩色点云的数据集。数据由两组具有来自开源Carla模拟器（700百万分）的合成数据和在巴黎市中获取的真实数据（6000万分），因此Paris-Carla-3d的名称。此数据集的一个优点是在开源Carla模拟器中模拟了相同的LIDAR和相机平台，因为用于生产真实数据的开源Carla Simulator。此外，使用Carla的语义标记的手动注释在真实数据上执行，允许将转移方法从合成到实际数据进行测试。该数据集的目的是提供一个具有挑战性的数据集，以评估和改进户外环境3D映射的困难视觉任务的方法：语义分段，实例分段和场景完成。对于每项任务，我们描述了评估协议以及建立基线的实验。

强大而准确的本地化是移动自主系统的基本要求。类似杆状的物体，例如交通标志，杆子和灯，由于其局部独特性和长期稳定性，经常使用地标在城市环境中定位。在本文中，我们基于在线运行并且几乎没有计算需求的几何特征，提出了一种新颖，准确，快速的杆提取方法。我们的方法直接对3D LIDAR扫描生成的范围图像执行所有计算，该图像避免了显式处理3D点云，并为每次扫描启用快速的极点提取。我们进一步使用提取的杆子作为伪标签来训练深层神经网络，以基于图像的极点分割。我们测试了我们的几何和基于学习的极点提取方法，用于在不同的扫描仪，路线和季节性变化的不同数据集上定位。实验结果表明，我们的方法表现优于其他最先进的方法。此外，通过从多个数据集提取的伪极标签增强，我们基于学习的方法可以跨不同的数据集运行，并且与基于几何的方法相比，可以实现更好的本地化结果。我们向公众发布了杆数据集，以评估杆的性能以及我们的方法的实施。

In this work we present a fast occupancy map building approach based on the VDB datastructure. Existing log-odds based occupancy mapping systems are often not able to keep up with the high point densities and framerates of modern sensors. Therefore, we suggest a highly optimized approach based on a modern datastructure coming from a computer graphic background. A multithreaded insertion scheme allows occupancy map building at unprecedented speed. Multiple optimizations allow for a customizable tradeoff between runtime and map quality. We first demonstrate the effectiveness of the approach quantitatively on a set of ablation studies and typical benchmark sets, before we practically demonstrate the system using a legged robot and a UAV.

对地形信息有良好的了解对于改善复杂地形上各种下游任务的执行至关重要，尤其是对于腿部机器人的运动和导航。我们为神经城市地形重建提供了一个新颖的框架，并进行了不确定性估计。它通过稀疏的激光雷达观察结果在线生成密集的以机器人为中心的高程图。我们设计了一种新颖的预处理和点特征表示方法，可确保在整合多点云帧时确保高鲁棒性和计算效率。然后，贝叶斯gan模型恢复了详细的地形结构，同时提供了像素重建不确定性。我们通过广泛的模拟和现实世界实验评估了提议的管道。它在移动平台上展示了​​具有高质量和实时性能的有效地形重建，这进一步使腿部机器人的下游任务受益。 （有关更多详细信息，请参见https://kin-zhang.github.io/ndem/。）