The problem of active mapping aims to plan an informative sequence of sensing views given a limited budget such as distance traveled. This paper consider active occupancy grid mapping using a range sensor, such as LiDAR or depth camera. State-of-the-art methods optimize information-theoretic measures relating the occupancy grid probabilities with the range sensor measurements. The non-smooth nature of ray-tracing within a grid representation makes the objective function non-differentiable, forcing existing methods to search over a discrete space of candidate trajectories. This work proposes a differentiable approximation of the Shannon mutual information between a grid map and ray-based observations that enables gradient ascent optimization in the continuous space of SE(3) sensor poses. Our gradient-based formulation leads to more informative sensing trajectories, while avoiding occlusions and collisions. The proposed method is demonstrated in simulated and real-world experiments in 2-D and 3-D environments.


翻译:主动绘图问题旨在根据有限预算(如远距)规划一个知情的遥感观测序列。本文件考虑使用测距传感器(如LIDAR或深度摄像头)进行主动占用网格绘图。最先进的方法优化了与测距传感器概率有关的占用网概率信息理论测量。网格内射线测量的非移动性使得目标功能无法区分,迫使现有方法搜索候选轨道的离散空间。这项工作提议对香农网格图和光基观测之间的相互信息进行不同的近似,使梯度能够在SE(3)传感器的连续空间中成为最优化。我们的梯度配方能够产生更具有信息性的感测轨,同时避免隐蔽和碰撞。在二维和三维环境中的模拟和现实世界实验中演示了拟议方法。

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