一種糾正占用網(wǎng)格圖缺陷的新策略

位于巴西的Universidade FederaldoEspíritoSanto(UFES)Universidade FederaldoAlpéDesempenho(LCAD)的研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種新的策略，通過(guò)糾正傳感器無(wú)法觀察到的地圖單元的無(wú)效占用概率來(lái)糾正占用網(wǎng)格圖中的缺陷。這種被稱為地圖衰變的新技術(shù)受到人腦記憶結(jié)構(gòu)的當(dāng)前經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的啟發(fā)。

“我們LCAD研究團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)期目標(biāo)是了解人類的大腦是如何工作的，”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一Alberto Ferreira De Souza告訴TechXplore。“我知道，這是一個(gè)非常雄心勃勃的目標(biāo)，所以為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們做了科學(xué)上常見的事情。也就是說(shuō)，我們?cè)O(shè)想將大腦理解為一系列里程碑，并從第一個(gè)開始。在我們的案例中。 ，它是嘗試和理解視覺(jué)認(rèn)知，我們使用我們的視覺(jué)來(lái)理解世界和世界觀的能力。“

這個(gè)雄心勃勃的研究項(xiàng)目大約在15年前開始，最初使用靜態(tài)圖像，然后使用移動(dòng)機(jī)器人上的相機(jī)拍攝的動(dòng)態(tài)圖像。后來(lái)，研究人員開始研究自動(dòng)駕駛汽車并最終建造了自己的汽車，名為IARA(智能自主機(jī)器人汽車)。

“在這項(xiàng)工作中，我們?cè)诖竽X中尋找靈感來(lái)提出改進(jìn)現(xiàn)有算法，這些算法涉及自動(dòng)駕駛汽車的地圖處理，”De Souza說(shuō)。“大腦及其功能是從認(rèn)知心理學(xué)的角度進(jìn)行分析的;尤其是與記憶有關(guān)的不同程度的認(rèn)知過(guò)程：感覺(jué)記憶，短期記憶(或工作記憶)和長(zhǎng)期記憶。”

人類能夠?qū)⑿畔⒋鎯?chǔ)在他們的記憶中并在需要時(shí)回憶它。這種基本能力使物理程序的執(zhí)行和長(zhǎng)期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為可能。然而，與記憶過(guò)去的事物一樣重要的是忘記無(wú)關(guān)信息的能力，將注意力集中在有助于解決當(dāng)前任務(wù)或問(wèn)題的事物上。

“我們分析了被認(rèn)為存在于人類大腦中的視覺(jué)記憶體系結(jié)構(gòu)與在自動(dòng)駕駛汽車中構(gòu)建地圖的過(guò)程之間的相似性，”De Souza說(shuō)。“受這些相似之處的啟發(fā)，我們提出了一種新的策略，用于從占用網(wǎng)格圖中消除在線噪聲，我們將其稱為地圖衰減。”

地圖衰減的工作原理是將運(yùn)行時(shí)(即系統(tǒng)在線時(shí))獲得的感官信息與離線構(gòu)建的高精度地圖中的先前數(shù)據(jù)合并。根據(jù)傳感器是否觀察到地圖單元來(lái)強(qiáng)調(diào)在線或離線數(shù)據(jù)。

“使用傳統(tǒng)的占用網(wǎng)格映射技術(shù)更新了傳感器觀測(cè)到的細(xì)胞，”De Souza解釋道。“調(diào)整未觀察到的細(xì)胞，使其占用概率趨于離線地圖中的值。這種調(diào)整的效果是地圖的不可觀測(cè)區(qū)域中在線信息的明顯衰落或衰減，同時(shí)高精度保留離線信息。“

這種策略背后的想法是，關(guān)于不可觀察的地圖單元的最精確的可用信息是在高精度離線地圖中找到的值。UFES已將地圖衰減應(yīng)用于其IARA自動(dòng)駕駛汽車，初步測(cè)試產(chǎn)生了非常有希望的結(jié)果。

“地圖衰減消除了在線占用網(wǎng)格地圖的不完美之處，”de Souza說(shuō)。“這些缺陷有幾個(gè)原因。例如，當(dāng)動(dòng)態(tài)物體穿過(guò)地圖的單元格時(shí)，它們的占用概率會(huì)提高。由于自動(dòng)駕駛汽車的運(yùn)動(dòng)，這些細(xì)胞可能不再被觀察到，導(dǎo)致沒(méi)有刪除的地圖。“

Souza解釋說(shuō)，由于自然傳感器錯(cuò)誤，當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤障礙時(shí)也會(huì)發(fā)生同樣的問(wèn)題。如果再次觀察不到細(xì)胞，無(wú)論是因?yàn)闄C(jī)器人正在移動(dòng)還是因?yàn)檫@些細(xì)胞位于感覺(jué)盲點(diǎn)內(nèi)，都不會(huì)糾正占用概率。

使用反映人類記憶過(guò)程的策略，地圖衰減有效地消除了這些不完美之處。就像人類的大腦一樣，它會(huì)釋放不再需要的信息，并通過(guò)填充長(zhǎng)期知識(shí)來(lái)理解不完整的感官數(shù)據(jù)，這些知識(shí)存儲(chǔ)在精確的離線地圖中。

“我們總是嘗試對(duì)問(wèn)題實(shí)施最先進(jìn)的解決方案，然后嘗試使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重新實(shí)現(xiàn)它，這是我們首選的模擬大腦的范例，”De Souza說(shuō)。“作為未來(lái)的工作，我們將研究如何使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)整個(gè)映射過(guò)程，包括地圖衰減。”