Terra: 面向任务无关户外映射的层次化地形感知三维场景图
机器人学
2026-04-06 v2
摘要
户外智能自主机器人运行依赖于对环境足够表达力的地图。经典几何映射方法保留了环境的基本结构信息，但缺乏允许高层机器人推理的语义理解和组织。三维场景图（3DSGs）通过将几何、拓扑和语义关系整合到多层图结构中来解决这一局限。户外自主运行通常依赖地形信息，要么是由于任务依赖性，要么是由于机器人平台的可通行性。我们提出了一种新颖的方法，将室内3DSG技术与标准户外几何映射和地形感知推理相结合，为户外环境生成地形感知的位置节点和层次化组织区域。我们的方法生成一个任务无关的度量-语义稀疏地图，并从中构建3DSG用于下游规划任务，同时保持轻量级以适用于自主机器人运行。我们的全面评估表明，我们的3DSG方法在目标检索方面与最先进的基于相机的3DSG方法表现相当，在区域分类方面超越了它们，同时保持内存效率。我们在模拟和真实环境中展示了其在目标检索和区域监测等多样化机器人任务中的有效性。
引用
@article{arxiv.2509.19579,
title = {Terra: Hierarchical Terrain-Aware 3D Scene Graph for Task-Agnostic Outdoor Mapping},
author = {Chad R. Samuelson and Abigail Austin and Seth Knoop and Blake Romrell and Gabriel R. Slade and Timothy W. McLain and Joshua G. Mangelson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19579},
year = {2026}
}