Skip to main content

2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

Semi-semantic Line-Cluster Assisted Monocular SLAM for Indoor Environments

verfasst von : Ting Sun, Dezhen Song, Dit-Yan Yeung, Ming Liu

Erschienen in: Computer Vision Systems

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This paper presents a novel method to reduce the scale drift for indoor monocular simultaneous localization and mapping (SLAM). We leverage the prior knowledge that in the indoor environment, the line segments form tight clusters, e.g. many door frames in a straight corridor are of the same shape, size and orientation, so the same edges of these door frames form a tight line segment cluster. We implement our method in the popular ORB-SLAM2, which also serves as our baseline. In the front end we detect the line segments in each frame and incrementally cluster them in the 3D space. In the back end, we optimize the map imposing the constraint that the line segments of the same cluster should be the same. Experimental results show that our proposed method successfully reduces the scale drift for indoor monocular SLAM.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat Botterill, T., Mills, S., Green, R.: Correcting scale drift by object recognition in single-camera SLAM. IEEE Trans. Cybern. 43(6), 1767–1780 (2013)CrossRef Botterill, T., Mills, S., Green, R.: Correcting scale drift by object recognition in single-camera SLAM. IEEE Trans. Cybern. 43(6), 1767–1780 (2013)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Case, C., Suresh, B., Coates, A., Ng, A.Y.: Autonomous sign reading for semantic mapping. In: ICRA, pp. 3297–3303. IEEE (2011) Case, C., Suresh, B., Coates, A., Ng, A.Y.: Autonomous sign reading for semantic mapping. In: ICRA, pp. 3297–3303. IEEE (2011)
4.
Zurück zum Zitat Civera, J., Gálvez-López, D., Riazuelo, L., Tardós, J.D., Montiel, J.: Towards semantic SLAM using a monocular camera. In: IROS, pp. 1277–1284. IEEE (2011) Civera, J., Gálvez-López, D., Riazuelo, L., Tardós, J.D., Montiel, J.: Towards semantic SLAM using a monocular camera. In: IROS, pp. 1277–1284. IEEE (2011)
5.
Zurück zum Zitat De Boor, C., De Boor, C., Mathématicien, E.U., De Boor, C., De Boor, C.: A Practical Guide to Splines, vol. 27. Springer, New York (1978)CrossRef De Boor, C., De Boor, C., Mathématicien, E.U., De Boor, C., De Boor, C.: A Practical Guide to Splines, vol. 27. Springer, New York (1978)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Fioraio, N., Di Stefano, L.: Joint detection, tracking and mapping by semantic bundle adjustment. In: CVPR, pp. 1538–1545. IEEE (2013) Fioraio, N., Di Stefano, L.: Joint detection, tracking and mapping by semantic bundle adjustment. In: CVPR, pp. 1538–1545. IEEE (2013)
8.
Zurück zum Zitat Gálvez-López, D., Salas, M., Tardós, J.D., Montiel, J.: Real-time monocular object SLAM. Robot. Auton. Syst. 75, 435–449 (2016)CrossRef Gálvez-López, D., Salas, M., Tardós, J.D., Montiel, J.: Real-time monocular object SLAM. Robot. Auton. Syst. 75, 435–449 (2016)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Kostavelis, I., Charalampous, K., Gasteratos, A., Tsotsos, J.K.: Robot navigation via spatial and temporal coherent semantic maps. Eng. Appl. Artif. Intell. 48, 173–187 (2016)CrossRef Kostavelis, I., Charalampous, K., Gasteratos, A., Tsotsos, J.K.: Robot navigation via spatial and temporal coherent semantic maps. Eng. Appl. Artif. Intell. 48, 173–187 (2016)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Kostavelis, I., Gasteratos, A.: Semantic mapping for mobile robotics tasks: a survey. Robot. Auton. Syst. 66, 86–103 (2015)CrossRef Kostavelis, I., Gasteratos, A.: Semantic mapping for mobile robotics tasks: a survey. Robot. Auton. Syst. 66, 86–103 (2015)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Kümmerle, R., Grisetti, G., Strasdat, H., Konolige, K., Burgard, W.: G2O: a general framework for graph optimization. In: ICRA, pp. 3607–3613. IEEE (2011) Kümmerle, R., Grisetti, G., Strasdat, H., Konolige, K., Burgard, W.: G2O: a general framework for graph optimization. In: ICRA, pp. 3607–3613. IEEE (2011)
12.
Zurück zum Zitat Lemaire, T., Lacroix, S.: Monocular-vision based SLAM using line segments. In: ICRA, pp. 2791–2796. IEEE (2007) Lemaire, T., Lacroix, S.: Monocular-vision based SLAM using line segments. In: ICRA, pp. 2791–2796. IEEE (2007)
13.
Zurück zum Zitat Lu, Y., Song, D.: Robust RGB-D odometry using point and line features. In: ICCV, pp. 3934–3942 (2015) Lu, Y., Song, D.: Robust RGB-D odometry using point and line features. In: ICCV, pp. 3934–3942 (2015)
14.
Zurück zum Zitat Lu, Y., Song, D.: Visual navigation using heterogeneous landmarks and unsupervised geometric constraints. IEEE Trans. Robot. 31(3), 736–749 (2015)CrossRef Lu, Y., Song, D.: Visual navigation using heterogeneous landmarks and unsupervised geometric constraints. IEEE Trans. Robot. 31(3), 736–749 (2015)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Lu, Y., Song, D., Yi, J.: High level landmark-based visual navigation using unsupervised geometric constraints in local bundle adjustment. In: ICRA, pp. 1540–1545. IEEE (2014) Lu, Y., Song, D., Yi, J.: High level landmark-based visual navigation using unsupervised geometric constraints in local bundle adjustment. In: ICRA, pp. 1540–1545. IEEE (2014)
16.
Zurück zum Zitat Mur-Artal, R., Montiel, J.M.M., Tardos, J.D.: ORB-SLAM: a versatile and accurate monocular SLAM system. IEEE Trans. Robot. 31(5), 1147–1163 (2015)CrossRef Mur-Artal, R., Montiel, J.M.M., Tardos, J.D.: ORB-SLAM: a versatile and accurate monocular SLAM system. IEEE Trans. Robot. 31(5), 1147–1163 (2015)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Mur-Artal, R., Tardós, J.D.: ORB-SLAM2: an open-source SLAM system for monocular, stereo, and RGB-D cameras. IEEE Trans. Robot. 33(5), 1255–1262 (2017)CrossRef Mur-Artal, R., Tardós, J.D.: ORB-SLAM2: an open-source SLAM system for monocular, stereo, and RGB-D cameras. IEEE Trans. Robot. 33(5), 1255–1262 (2017)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Nützi, G., Weiss, S., Scaramuzza, D., Siegwart, R.: Fusion of IMU and vision for absolute scale estimation in monocular SLAM. J. Intell. Robot. Syst. 61(1–4), 287–299 (2011)CrossRef Nützi, G., Weiss, S., Scaramuzza, D., Siegwart, R.: Fusion of IMU and vision for absolute scale estimation in monocular SLAM. J. Intell. Robot. Syst. 61(1–4), 287–299 (2011)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Parsley, M.P., Julier, S.J.: Towards the exploitation of prior information in SLAM. In: IROS, pp. 2991–2996. IEEE (2010) Parsley, M.P., Julier, S.J.: Towards the exploitation of prior information in SLAM. In: IROS, pp. 2991–2996. IEEE (2010)
20.
Zurück zum Zitat Pumarola, A., Vakhitov, A., Agudo, A., Sanfeliu, A., Moreno-Noguer, F.: PL-SLAM: real-time monocular visual SLAM with points and lines. In: ICRA, pp. 4503–4508. IEEE (2017) Pumarola, A., Vakhitov, A., Agudo, A., Sanfeliu, A., Moreno-Noguer, F.: PL-SLAM: real-time monocular visual SLAM with points and lines. In: ICRA, pp. 4503–4508. IEEE (2017)
21.
Zurück zum Zitat Strasdat, H., Montiel, J., Davison, A.J.: Scale drift-aware large scale monocular SLAM. Robot.: Sci. Syst. VI 2 (2010) Strasdat, H., Montiel, J., Davison, A.J.: Scale drift-aware large scale monocular SLAM. Robot.: Sci. Syst. VI 2 (2010)
22.
Zurück zum Zitat Stückler, J., Biresev, N., Behnke, S.: Semantic mapping using object-class segmentation of RGB-D images. In: IROS, pp. 3005–3010. IEEE (2012) Stückler, J., Biresev, N., Behnke, S.: Semantic mapping using object-class segmentation of RGB-D images. In: IROS, pp. 3005–3010. IEEE (2012)
23.
Zurück zum Zitat Sturm, J., Engelhard, N., Endres, F., Burgard, W., Cremers, D.: A benchmark for the evaluation of RGB-D SLAM systems. In: IROS, pp. 573–580. IEEE (2012) Sturm, J., Engelhard, N., Endres, F., Burgard, W., Cremers, D.: A benchmark for the evaluation of RGB-D SLAM systems. In: IROS, pp. 573–580. IEEE (2012)
24.
Zurück zum Zitat Tomono, M., Yuta, S.: Mobile robot navigation in indoor environments using object and character recognition. In: ICRA, vol. 1, pp. 313–320. IEEE (2000) Tomono, M., Yuta, S.: Mobile robot navigation in indoor environments using object and character recognition. In: ICRA, vol. 1, pp. 313–320. IEEE (2000)
25.
Zurück zum Zitat Von Gioi, R.G., Jakubowicz, J., Morel, J.M., Randall, G.: LSD: a fast line segment detector with a false detection control. TPAMI 32(4), 722–732 (2010)CrossRef Von Gioi, R.G., Jakubowicz, J., Morel, J.M., Randall, G.: LSD: a fast line segment detector with a false detection control. TPAMI 32(4), 722–732 (2010)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Zhang, G., Lee, J.H., Lim, J., Suh, I.H.: Building a 3-D line-based map using stereo SLAM. IEEE Trans. Robot. 31(6), 1364–1377 (2015)CrossRef Zhang, G., Lee, J.H., Lim, J., Suh, I.H.: Building a 3-D line-based map using stereo SLAM. IEEE Trans. Robot. 31(6), 1364–1377 (2015)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Zhang, G., Suh, I.H.: A vertical and floor line-based monocular SLAM system for corridor environments. IJCAS 10(3), 547–557 (2012) Zhang, G., Suh, I.H.: A vertical and floor line-based monocular SLAM system for corridor environments. IJCAS 10(3), 547–557 (2012)
28.
Zurück zum Zitat Zhang, J., Song, D.: On the error analysis of vertical line pair-based monocular visual odometry in urban area. In: IROS, pp. 3486–3491. IEEE (2009) Zhang, J., Song, D.: On the error analysis of vertical line pair-based monocular visual odometry in urban area. In: IROS, pp. 3486–3491. IEEE (2009)
29.
Zurück zum Zitat Zhang, J., Song, D.: Error aware monocular visual odometry using vertical line pairs for small robots in urban areas. In: AAAI (2010) Zhang, J., Song, D.: Error aware monocular visual odometry using vertical line pairs for small robots in urban areas. In: AAAI (2010)
Metadaten
Titel
Semi-semantic Line-Cluster Assisted Monocular SLAM for Indoor Environments
verfasst von
Ting Sun
Dezhen Song
Dit-Yan Yeung
Ming Liu
Copyright-Jahr
2019
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-34995-0_6

Premium Partner