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SVN-ICP:使用 Stein Variational Newton 的基于 ICP 的激光雷达里程计不确定性估计

SVN-ICP: Uncertainty Estimation of ICP-based LiDAR Odometry using Stein Variational Newton

Learning & Intelligent Systems Research Lab, TU Berlin(学习与智能系统研究实验室,柏林技术大学);Technical University of Munich(慕尼黑技术大学);Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence (MIRMI)(慕尼黑机器人与机器智能研究所(MIRMI))

Shiping Ma, Haoming Zhang, Marc Toussaint

AI总结:

本文提出 SVN-ICP 算法,利用 Stein Variational Newton 在流形上实现基于 ICP 的激光雷达里程计不确定性估计,无需显式噪声建模,在多传感器融合中提供准确位姿估计和可靠不确定性。

摘要:

本信介绍了 SVN-ICP,这是一种带有不确定性估计的新型 Iterative Closest Point (ICP) 算法,它在流形上利用了 Stein Variational Newton (SVN)。该方法专为多传感器系统中的 LiDAR 里程计融合而设计,即使在 LiDAR 退化环境中也能确保准确的位姿估计和一致的噪声参数推断。通过在 Stein Variational Inference 框架内使用粒子近似后验分布,SVN-ICP 消除了显式噪声建模或手动参数调整的需要。为了评估其有效性,我们将 SVN-ICP 与 IMU 一起集成到一个简单的误差状态卡尔曼滤波器中,并在跨越不同环境和机器人类型的多个数据集上进行了测试。大量实验结果表明,我们的方法在具有挑战性的场景中优于同类最佳方法,同时提供了可靠的不确定性估计。

英文摘要:

This letter introduces SVN-ICP, a novel Iterative Closest Point (ICP) algorithm with uncertainty estimation that leverages Stein Variational Newton (SVN) on manifold. Designed specifically for fusing LiDAR odometry in multisensor systems, the proposed method ensures accurate pose estimation and consistent noise parameter inference, even in LiDAR-degraded environments. By approximating the posterior distribution using particles within the Stein Variational Inference framework, SVN-ICP eliminates the need for explicit noise modeling or manual parameter tuning. To evaluate its effectiveness, we integrate SVN-ICP into a simple error-state Kalman filter alongside an IMU and test it across multiple datasets spanning diverse environments and robot types. Extensive experimental results demonstrate that our approach outperforms best-in-class methods on challenging scenarios while providing reliable uncertainty estimates.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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