Similar but Different: A Survey of Ground Segmentation and Traversability Estimation for Terrestrial Robots
作者: Hyungtae Lim, Minho Oh, Seungjae Lee, Seunguk Ahn, Hyun Myung
分类: cs.RO
发布日期: 2023-12-28 (更新: 2024-01-03)
备注: 10 pages, 8 figures
💡 一句话要点
综述地面机器人地面分割与可通行性估计的异同与方法
🎯 匹配领域: 支柱三：空间感知与语义 (Perception & Semantics)
关键词: 地面分割 可通行性估计 机器人导航 自主移动 环境感知
📋 核心要点
- 现有机器人导航方法中，地面分割与可通行性估计概念易混淆，影响感知和路径规划的准确性。
- 该综述明确区分地面分割与可通行性估计，从机器人可操纵性、位置、障碍物和可变形对象关系四个方面进行分析。
- 通过文献调研，该研究旨在消除对地面分割和可通行性估计的误解，为相关研究提供清晰的定义和区分标准。
📝 摘要（中文）
随着移动机器人和自动驾驶车辆需求的增长，涌现了许多用于长期机器人导航的方法。其中，地面分割和可通行性估计分别在感知和路径规划中起着重要作用。尽管这两种技术看起来相似，但它们的目标不同。地面分割将数据划分为地面和非地面元素，因此它被用作预处理阶段，通过拒绝地面点来提取感兴趣的对象。相反，可通行性估计识别并理解机器人可以安全移动的区域。然而，一些研究人员在使用这些术语时没有明确区分，导致对这两个概念的误解。因此，在本研究中，我们调查了相关文献，并从四个方面清楚地区分了地面和可通行区域：a) 机器人平台的可操纵性，b) 机器人在周围环境中的位置，c) 负障碍的子集关系，以及 d) 可变形对象的子集关系。
🔬 方法详解
问题定义：地面分割旨在区分地面与非地面区域，常作为预处理步骤去除地面点，以便后续识别目标物体。可通行性估计则侧重于识别机器人能够安全移动的区域。现有研究中，这两个概念经常被混淆，导致在机器人导航和路径规划中出现问题。
核心思路：该综述的核心思路是通过系统性地分析现有文献，从多个维度对地面分割和可通行性估计进行区分。这些维度包括机器人平台的可操纵性、机器人在环境中的位置、负障碍物的子集关系以及可变形物体的子集关系。通过这些维度的分析，可以更清晰地理解这两个概念的差异。
技术框架：该综述的技术框架主要包括以下几个步骤：1) 收集并整理相关文献；2) 确定区分地面分割和可通行性估计的关键维度；3) 分析每个维度下，地面分割和可通行性估计的不同之处；4) 总结并归纳分析结果，给出明确的区分标准。
关键创新：该综述的关键创新在于提出了从机器人平台的可操纵性、机器人在环境中的位置、负障碍物的子集关系以及可变形物体的子集关系这四个维度来区分地面分割和可通行性估计。这种多维度的分析方法能够更全面、更深入地理解这两个概念的差异，避免混淆。
关键设计：该综述没有涉及具体的参数设置、损失函数或网络结构等技术细节。其主要贡献在于概念上的澄清和区分，为后续研究提供了理论基础和指导。
📊 实验亮点
该综述通过分析机器人可操纵性、位置、障碍物和可变形对象关系四个关键方面，系统性地阐明了地面分割和可通行性估计之间的区别。该研究为相关领域的研究人员提供了一个清晰的框架，有助于避免概念混淆，并促进更精确的机器人导航算法的开发。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于各种移动机器人和自动驾驶车辆的导航系统，提高其环境感知和路径规划的准确性和可靠性。清晰区分地面分割和可通行性估计有助于提升机器人对复杂地形的适应能力，使其能够在更广泛的场景中安全高效地运行。未来，该研究可促进更智能、更自主的机器人系统的发展。
📄 摘要（原文）
With the increasing demand for mobile robots and autonomous vehicles, several approaches for long-term robot navigation have been proposed. Among these techniques, ground segmentation and traversability estimation play important roles in perception and path planning, respectively. Even though these two techniques appear similar, their objectives are different. Ground segmentation divides data into ground and non-ground elements; thus, it is used as a preprocessing stage to extract objects of interest by rejecting ground points. In contrast, traversability estimation identifies and comprehends areas in which robots can move safely. Nevertheless, some researchers use these terms without clear distinction, leading to misunderstanding the two concepts. Therefore, in this study, we survey related literature and clearly distinguish ground and traversable regions considering four aspects: a) maneuverability of robot platforms, b) position of a robot in the surroundings, c) subset relation of negative obstacles, and d) subset relation of deformable objects.