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GANav: Effiziente Geländesegmentation für die Roboternavigation in unstrukturierten Außenumgebungen
GANav: Effiziente Geländesegmentation für die Roboternavigation in unstrukturierten Außenumgebungen
Tianrui Guan Divya Kothandaraman Rohan Chandra Adarsh Jagan Sathyamoorthy Kasun Weerakoon Dinesh Manocha
Zusammenfassung
Wir stellen GANav vor, einen neuartigen gruppenweisen Aufmerksamkeitsmechanismus zur Identifizierung sicherer und befahrbaren Bereiche in off-road-Geländen und unstrukturierten Umgebungen anhand von RGB-Bildern. Unser Ansatz klassifiziert Geländetypen basierend auf ihrer Befahrbarkeitsstufe mittels grobkörniger semantischer Segmentierung. Der neuartige gruppenweise Aufmerksamkeitsverlust ermöglicht es beliebigen Backbone-Netzwerken, explizit auf die Merkmale verschiedener Gruppen mit niedriger räumlicher Auflösung zu fokussieren. Unser Entwurf ermöglicht eine effiziente Inferenz, während gleichzeitig eine hohe Genauigkeit im Vergleich zu bestehenden State-of-the-Art-Methoden erhalten bleibt. Unsere umfassenden Evaluationen auf den Datensätzen RUGD und RELLIS-3D zeigen, dass GANav gegenüber der State-of-the-Art mIoU-Werte um 2,25–39,05 % auf RUGD und um 5,17–19,06 % auf RELLIS-3D verbessert. Wir integrieren GANav mit einem tiefen Verstärkungslern- basierten Navigationssystem und verdeutlichen dessen Vorteile hinsichtlich der Navigation in realen, unstrukturierten Geländen. Wir implementieren unseren GANav-basierten Navigationssystem auf den Robotern ClearPath Jackal und Husky und beobachten eine Steigerung der Erfolgsrate um 10 %, eine Verbesserung bei der Auswahl der befahrbarsten Oberfläche um 2–47 % sowie eine Verringerung der Trajektorienrauheit um 4,6–13,9 %. Zudem senkt GANav die Falsch-Positiv-Rate verbotener Bereiche um 37,79 %. Der Quellcode, Videos und ein vollständiger technischer Bericht sind unter https://gamma.umd.edu/offroad/ verfügbar.