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面向动态环境的巡检机器人轻量级语义视觉SLAM框架
1
作者
余浩扬
李艳生
+1 位作者
肖凌励
周继源
《电子与信息学报》
北大核心
2025年第10期3979-3992,共14页
为提升巡检机器人在城市动态环境中的定位精度与鲁棒性,该文提出一种基于第3代定向快速与旋转简要同步定位与建图系统(ORB-SLAM3)的轻量级语义视觉同步定位与建图(SLAM)框架。该框架通过紧耦合所提出的轻量级语义分割模型(DHSR-YOLOSeg...
为提升巡检机器人在城市动态环境中的定位精度与鲁棒性,该文提出一种基于第3代定向快速与旋转简要同步定位与建图系统(ORB-SLAM3)的轻量级语义视觉同步定位与建图(SLAM)框架。该框架通过紧耦合所提出的轻量级语义分割模型(DHSR-YOLOSeg)输出的语义信息,实现动态特征点的精准剔除与稳健跟踪,从而有效缓解动态目标干扰带来的特征漂移与建图误差累积问题。DHSR-YOLOSeg基于YOLO第11代轻量级分割模型(YOLOv11n-seg)架构,融合动态卷积模块(C3k2_DynamicConv)、轻量特征融合模块(DyCANet)与复用共享卷积分割(RSCS)头,在分割精度小幅提升的同时,有效降低了计算资源开销,整体展现出良好的轻量化与高效性。在COCO数据集上,相较于基础模型,DHSR-YOLOSeg实现参数量减少13.8%、109次浮点运算(GFLOPs)降低23.1%、平均精度指标(mAP50)提升约2%;在KITTI数据集上,DHSR-YOLOSeg相比其他主流分割模型及YOLO系列不同版本,在保持较高分割精度的同时,进一步压缩了模型参数量与计算开销,系统整体帧率得到有效提升。同时,所提语义SLAM系统通过动态特征点剔除有效提升了定位精度,平均轨迹误差相比ORB-SLAM3降低8.78%;在此基础上,系统平均每帧处理时间较主流方法如DS-SLAM和DynaSLAM分别降低约18.55%与41.83%。研究结果表明,该语义视觉SLAM框架兼具实时性与部署效率,显著提升了动态环境下的定位稳定性与感知能力。
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关键词
巡检机器人
语义分割
视觉同步定位与建图
动态特征点剔除
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职称材料
题名
面向动态环境的巡检机器人轻量级语义视觉SLAM框架
1
作者
余浩扬
李艳生
肖凌励
周继源
机构
重庆邮电大学
人工智能
学院
(
重
邮
科大
讯
飞
人工智能
学院
)
重庆邮电大学
集成电路
学院
(
重庆
国际半导体
学院
)
出处
《电子与信息学报》
北大核心
2025年第10期3979-3992,共14页
基金
国家自然科学基金(52575102)
重庆市城市管理局项目(城管科2022-34)
重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX0340)。
文摘
为提升巡检机器人在城市动态环境中的定位精度与鲁棒性,该文提出一种基于第3代定向快速与旋转简要同步定位与建图系统(ORB-SLAM3)的轻量级语义视觉同步定位与建图(SLAM)框架。该框架通过紧耦合所提出的轻量级语义分割模型(DHSR-YOLOSeg)输出的语义信息,实现动态特征点的精准剔除与稳健跟踪,从而有效缓解动态目标干扰带来的特征漂移与建图误差累积问题。DHSR-YOLOSeg基于YOLO第11代轻量级分割模型(YOLOv11n-seg)架构,融合动态卷积模块(C3k2_DynamicConv)、轻量特征融合模块(DyCANet)与复用共享卷积分割(RSCS)头,在分割精度小幅提升的同时,有效降低了计算资源开销,整体展现出良好的轻量化与高效性。在COCO数据集上,相较于基础模型,DHSR-YOLOSeg实现参数量减少13.8%、109次浮点运算(GFLOPs)降低23.1%、平均精度指标(mAP50)提升约2%;在KITTI数据集上,DHSR-YOLOSeg相比其他主流分割模型及YOLO系列不同版本,在保持较高分割精度的同时,进一步压缩了模型参数量与计算开销,系统整体帧率得到有效提升。同时,所提语义SLAM系统通过动态特征点剔除有效提升了定位精度,平均轨迹误差相比ORB-SLAM3降低8.78%;在此基础上,系统平均每帧处理时间较主流方法如DS-SLAM和DynaSLAM分别降低约18.55%与41.83%。研究结果表明,该语义视觉SLAM框架兼具实时性与部署效率,显著提升了动态环境下的定位稳定性与感知能力。
关键词
巡检机器人
语义分割
视觉同步定位与建图
动态特征点剔除
Keywords
Inspection robot
Semantic segmentation
Visual Simultaneous Localization And Mapping(SLAM)
Dynamic feature filtering
分类号
TN919.85 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
面向动态环境的巡检机器人轻量级语义视觉SLAM框架
余浩扬
李艳生
肖凌励
周继源
《电子与信息学报》
北大核心
2025
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