論文の概要: Memory-Efficient Boundary Map for Large-Scale Occupancy Grid Mapping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21774v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 10:14:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.602745
• Title: Memory-Efficient Boundary Map for Large-Scale Occupancy Grid Mapping
• Title（参考訳）: 大規模運用グリッドマッピングのためのメモリ効率の良い境界マップ
• Authors: Benxu Tang, Yunfan Ren, Yixi Cai, Fanze Kong, Wenyi Liu, Fangcheng Zhu, Longji Yin, Liuyu Shi, Fu Zhang,
• Abstract要約: 伝統的な占有グリッドマッピング手法は、環境を3つの占有状態(自由、占有、または未知)のうちの1つに関連付けて、ボクセルのグリッドに分割する。 これらの方法は、マッピングされたボリューム内のすべてのボクセルを明示的に保持し、その位置が該当するボクセルを直接クエリすることで、位置の占有状態を決定する。 しかし、すべてのグリッドボクセルを高解像度で大規模なシナリオで維持するには、かなりのメモリリソースが必要である。 本稿では,写像された体積の境界のみを保持する新しい表現を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.412534456908288
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Determining the occupancy status of locations in the environment is a fundamental task for safety-critical robotic applications. Traditional occupancy grid mapping methods subdivide the environment into a grid of voxels, each associated with one of three occupancy states: free, occupied, or unknown. These methods explicitly maintain all voxels within the mapped volume and determine the occupancy state of a location by directly querying the corresponding voxel that the location falls within. However, maintaining all grid voxels in high-resolution and large-scale scenarios requires substantial memory resources. In this paper, we introduce a novel representation that only maintains the boundary of the mapped volume. Specifically, we explicitly represent the boundary voxels, such as the occupied voxels and frontier voxels, while free and unknown voxels are automatically represented by volumes within or outside the boundary, respectively. As our representation maintains only a closed surface in two-dimensional (2D) space, instead of the entire volume in three-dimensional (3D) space, it significantly reduces memory consumption. Then, based on this 2D representation, we propose a method to determine the occupancy state of arbitrary locations in the 3D environment. We term this method as boundary map. Besides, we design a novel data structure for maintaining the boundary map, supporting efficient occupancy state queries. Theoretical analyses of the occupancy state query algorithm are also provided. Furthermore, to enable efficient construction and updates of the boundary map from the real-time sensor measurements, we propose a global-local mapping framework and corresponding update algorithms. Finally, we will make our implementation of the boundary map open-source on GitHub to benefit the community:https://github.com/hku-mars/BDM.
• Abstract（参考訳）: 環境中の場所の占有状況を決定することは、安全クリティカルなロボット応用の基本的な課題である。 伝統的な占有グリッドマッピング手法は、環境を3つの占有状態(自由、占有、または未知)のうちの1つに関連付けて、ボクセルのグリッドに分割する。 これらの方法は、マッピングされたボリューム内のすべてのボクセルを明示的に保持し、その位置が該当するボクセルを直接クエリすることで、位置の占有状態を決定する。 しかし、すべてのグリッドボクセルを高解像度で大規模なシナリオで維持するには、かなりのメモリリソースが必要である。 本稿では,写像された体積の境界のみを保持する新しい表現を提案する。 具体的には、占有されたボクセルやフロンティアのボクセルなどの境界ボクセルを明示的に表現し、自由なボクセルと未知のボクセルはそれぞれ境界内または外側のボリュームで自動的に表現する。 私たちの表現は、三次元(3D)空間の体積全体ではなく、2次元(2D)空間の閉曲面のみを保持するため、メモリ消費は著しく減少する。 そして, この2次元表現に基づいて, 3次元環境における任意の位置の占有状況を決定する手法を提案する。 この手法を境界写像と呼ぶ。 さらに,効率的な占有状態クエリをサポートする境界マップの維持のための新しいデータ構造を設計する。 また、占有状態問合せアルゴリズムの理論的解析も提供する。 さらに,実時間センサ計測による境界マップの効率的な構築と更新を可能にするため,グローバルマッピングフレームワークとそれに対応する更新アルゴリズムを提案する。 最後に、コミュニティに利益をもたらすために、GitHubでバウンダリマップの実装をオープンソースにします。

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