概要: 本論文は、ダイレクトなCPUベースのスキャン・ツー・マップ登録パイプラインに基づく、堅牢な6自由度（6-DoF）ローカライゼーションの枠組みを提示する。提案システムは、新しい連続的かつメモリ効率の高い3次元距離場表現であるG-EDFを活用する。この手法では、空間の適応的分割を伴うブロックスパース・ガウス混合モデル（Block-Sparse Gaussian Mixture Model）を用いてユークリッド距離場（Euclidean Distance Field; EDF）をモデル化し、ブロック遷移間でのC^1連続性を保証し、境界アーティファクトを低減する。さらに、この連続マップの解析的勾配を活用することでEikonalの整合性を維持し、提案手法は高忠実度な空間再構成とリアルタイムなローカライゼーションを実現する。大規模データセットでの実験結果は、G-EDF-Locが最先端手法に対して競争力のある性能を示し、測位オドメトリが深刻に劣化した場合でも、あるいはIMUの事前情報が完全に欠如している場合でも、特に優れた耐性を示すことを明らかにしている。
G-EDF-Loc：堅牢な勾配ベース6DoFローカライゼーションのための3D連続ガウス距離フィールド
arXiv cs.RO / 2026/4/7
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要点
- 本論文は、CPU上で動作し、ダイレクト・レジストレーションによってリアルタイム性を目指す、堅牢な6DoFスキャン・トゥ・マップ・ローカライゼーションのパイプライン「G-EDF-Loc」を提案する。
- ユークリッド距離フィールドを、適応的な空間分割によるブロック疎ガウス混合で表現する、連続かつメモリ効率の良い3Dガウス距離フィールド「G-EDF」を提案する。これにより境界アーティファクトを低減する。
- ブロック遷移間でC^1連続性を維持することで滑らかさを保証し、連続マップから得られる解析的勾配を用いて勾配ベース最適化を行う。
- 大規模データセットでの実験により、G-EDF-Locは先行技術と同等、あるいはそれを上回る性能を示し、厳しいオドメトリ劣化下でも、さらにIMUの事前情報がなくても堅牢であることが示される。
