AeroTraj: Trajectory Planning for Fast, and Accurate 3D Reconstruction Using a Drone-based LiDAR

要約

この論文では、ドローンに搭載された LiDAR を使用して大規模な建物の 3D モデルを高速かつ正確に自動再構築できるシステムである AeroTraj について紹介します。
LiDAR 点群の位置が正確に決定されていれば、LiDAR 点群を直接使用して 3D モデルを組み立てることができます。
AeroTraj はこれに SLAM を使用しますが、ドローンのバッテリー使用量を最小限に抑えながら、完全かつ正確な再構築を保証する必要があります。
これを行うには、ドローンの速度、高さ、向きなど、競合する制約のバランスを取る必要があります。
AeroTraj は、これらの制約を組み込んだ最適な軌道を設計する際に、建物のジオメトリを利用します。
最適な軌道であっても、SLAM の位置誤差は時間の経過とともにドリフトする可能性があるため、AeroTraj は計算をクラウドにオフロードすることで飛行中のドリフトを追跡し、再キャリブレーション手順を呼び出して誤差を最小限に抑えます。
AeroTraj は、センチメートルレベルの精度と 250 ミリ秒未満の平均エンドツーエンド遅延で大規模な構造を再構築でき、最新技術を大幅に上回ります。

要約(オリジナル)

This paper presents AeroTraj, a system that enables fast, accurate, and automated reconstruction of 3D models of large buildings using a drone-mounted LiDAR. LiDAR point clouds can be used directly to assemble 3D models if their positions are accurately determined. AeroTraj uses SLAM for this, but must ensure complete and accurate reconstruction while minimizing drone battery usage. Doing this requires balancing competing constraints: drone speed, height, and orientation. AeroTraj exploits building geometry in designing an optimal trajectory that incorporates these constraints. Even with an optimal trajectory, SLAM’s position error can drift over time, so AeroTraj tracks drift in-flight by offloading computations to the cloud and invokes a re-calibration procedure to minimize error. AeroTraj can reconstruct large structures with centimeter-level accuracy and with an average end-to-end latency below 250 ms, significantly outperforming the state of the art.

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