基于语义地图的灾探无人机重定位方法

黎容熙; 唐家成; 胡天江

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240348

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基于语义地图的灾探无人机重定位方法

研究论文 | 更新时间：2025-06-04

- 基于语义地图的灾探无人机重定位方法
- A semantic map-based drones relocalization method for UAV in disaster exploration
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第3期页码：109-118
- 作者机构：
  
  1.中山大学航空航天学院，广东深圳 518107
  2.中山大学人工智能学院，广东珠海 519080
- 作者简介：
  
  黎容熙（2000年生），男；研究方向：视觉感知；E-mail：lirx67@mail2.sysu.edu.cn
  胡天江（1979年生），男；研究方向：群体智能，集群系统；E-mail：hutj3@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  广东省重点领域研发计划(2024B1111060004)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240348
  中图分类号： TP242
- 收稿日期：2024-12-11，
  
  录用日期：2024-12-23，
  
  网络出版日期：2025-01-24，
  
  纸质出版日期：2025-05-25
- 稿件说明：
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黎容熙,唐家成,胡天江.基于语义地图的灾探无人机重定位方法[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(03):109-118.

LI Rongxi,TANG Jiacheng,HU Tianjiang.A semantic map-based drones relocalization method for UAV in disaster exploration[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(03):109-118.
黎容熙,唐家成,胡天江.基于语义地图的灾探无人机重定位方法[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(03):109-118. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240348.

LI Rongxi,TANG Jiacheng,HU Tianjiang.A semantic map-based drones relocalization method for UAV in disaster exploration[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(03):109-118. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240348.

摘要

针对灾难环境可能造成全局定位系统的失效及可见光图像的退化，以及传统的基于计算机视觉的重定位算法因图像特征点不足而成功率较不高的问题，提出了一种基于语义地图的无人机重定位方法。该方法依赖RGB-D图像来识别并构建受灾环境中的路标点，通过与先验地图间的路标点匹配，进而优化求解得到无人机的相对位姿。通过减少对目标识别网络潜在的广义物体识别能力的抑制，得到图像中的高级别特征点，有效解决了因特征点不足而难以重定位的问题。基于广义物体重建的路标点，提出了一种快速的路标点检索与匹配方法。实验结果表明，与基于目标识别网络的路标点构建方法相比，本方法能在未知环境中重建更丰富的路标点，并能有效地基于这些路标点进行重定位。在图像退化的灾难场景中，本方法展现出比目前被广泛使用的图像检索方法更高的召回率和鲁棒性。

Abstract

In response to the potential failure of global positioning systems in disaster environments and the degradation of visible light images， as well as the low success rate of traditional computer vision-based relocalization algorithms due to insufficient image feature points， a semantic map-based drone relocalization method for unmanned aerial vehicle（UAV） is proposed. This method relies on RGB-D images to identify and construct landmark points in the disaster-affected environment. These landmark points are then matched with prior maps to optimize and estimate the relative pose of the drone. By reducing the suppression of the potential general object recognition capability within object recognition networks， high-level feature points in the image are obtained， effectively addressing the problem of difficult relocalization due to insufficient feature points. Building on the generalized object-based reconstruction of landmark points， an efficient method for retrieving and matching these points is proposed. Experimental results demonstrate that the approach can reconstruct a richer set of landmarks in unknown environments and effectively utilize them for localization， compared to other object recognition-based landmark point construction methods. In disaster scenarios with image degradation， this method exhibits higher recall rates and robustness than widely used image retrieval methods.

关键词

Keywords

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