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SLAMarXiv:2611.16472

エッジ上でのRGB-D SLAM:Raspberry Pi 5におけるRTAB-MapとORB-SLAM3のベンチマークとプロファイリング

RGB-D SLAM on the Edge: Benchmarking and Profiling RTAB-Map and ORB-SLAM3 on the Raspberry Pi 5

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Raspberry Pi 5上でRTAB-MapとORB-SLAM3を6つのTUM RGB-Dシーケンス・3解像度で実行し、追跡率・誤差・処理時間・メモリ・CPU・温度を計測して段階別にプロファイリングした。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Raspberry Pi 5 上で RGB-D SLAM の代表的手法である RTAB-Map と ORB-SLAM3 をベンチマークし、stage/function レベルでプロファイリングした研究 - 対象は GPS 非依存で飛ぶ Micro aerial vehicles が用いる ARM ベース edge board 上の SLAM - TUM RGB-D の 6 シーケンスを 3 つの画像解像度で実行し、tracking coverage、trajectory error、time per frame、memory、CPU load、temperature を記録

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- ARM edge board 上での標準的 RGB-D SLAM の挙動に関する公開データが乏しいというギャップを埋める - RTAB-Map と ORB-SLAM3 を同一ハードウェア・同一条件で比較し、stage/function レベルのプロファイルまで行う点 - 単純な精度比較ではなく、tracking coverage や熱的挙動も含めて評価している点

3. 技術・手法の肝は?

- Raspberry Pi 5 上で RTAB-Map と ORB-SLAM3 を TUM RGB-D 6 シーケンス×3 解像度で実行 - RTAB-Map は全フレームを処理・保持する設定とし、back end を既定の 1 Hz ではなく毎フレーム実行 - tracking coverage、trajectory error、time per frame、memory、CPU load、temperature を全実行で記録し、stage/function レベルでプロファイル - 結果の解釈では time・accuracy を coverage と併読する必要性を示す

4. どうやって有効だと検証した?

- 全設定が tracking を維持したシーケンスで、RTAB-Map の front end は 38-74 ms/frame、full pipeline は 150-462 ms/frame - ORB-SLAM3 は 13-45 ms/frame と 26-62 ms/frame - quarter resolution では両システムとも多くのシーケンスで tracking を失う - timing は 1-5% 以内で再現するが、trajectory error は同一実行間で最大 27% 変動 - thermal throttling は発生しなかった

5. 議論はある?

- RTAB-Map の主要コストは、working memory が既定で無制限のため成長し続ける pose graph の最適化 - ORB-SLAM3 の local bundle adjustment は tracking と同程度のコストだが並列スレッドで実行される - tracking を失った実行は早く終了し、保持した pose 上の error が低く報告されるため、time と accuracy は coverage と併読が必要 - trajectory error の実行間変動が最大 27% あり、両システムの精度差は結論不能 - 要旨からは不明(その他の議論)

6. 次に読むべき論文は?

- RTAB-Map(pose graph 最適化と working memory 管理) - ORB-SLAM3(local bundle adjustment と並列スレッド構成) - TUM RGB-D ベンチマーク - Raspberry Pi 5 上の edge SLAM に関する関連研究(要旨からは個別論文名は不明)

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Himanshu Patil, Jaideep Joshi, Rohit Saluja, Ganesh Ramakrishnan

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Micro aerial vehicles that operate without GPS often run SLAM on ARM-based edge boards, yet there is little published data on how standard RGB-D SLAM systems behave on such hardware. We benchmark RTAB-Map and ORB-SLAM3 on the Raspberry Pi 5 using six TUM RGB-D sequences at three image resolutions, recording tracking coverage, trajectory error, time per frame, memory, CPU load and temperature for every run, and we profile both systems at the stage and function level. RTAB-Map was configured to process and keep every frame, so its back end runs on every frame rather than at its default rate of 1 Hz. On the sequences that every configuration tracked, its front end takes 38-74 ms per frame and its full pipeline 150-462 ms, compared with 13-45 ms and 26-62 ms for ORB-SLAM3. RTAB-Map's main cost is optimizing a pose graph that keeps growing, because its working memory is unbounded by default; ORB-SLAM3's local bundle adjustment costs about as much as its tracking but runs in a parallel thread. At quarter resolution, both systems lose tracking on most sequences, and runs that lose tracking finish sooner and report lower error on the poses they keep, so time and accuracy must be read alongside coverage. Timing is repeatable to within 1-5%, but trajectory error varies by up to 27% between identical runs, so the accuracy differences between the two systems are inconclusive. No thermal throttling occurred.

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