Computationally efficient dust mitigation for LiDAR sensors in lunar and terrestrial environments
Notice bibliographique
Résumé
LiDAR sensors are essential for applications such as autonomous vehicles and space exploration but experience performance degradation in dusty environments. Airborne particles introduce noise into point cloud data, leading to false obstacle detections. In lunar missions, this can trigger unnecessary braking, wasting time and resources. Machine Learning (ML) methods have been investigated for dust filtering but require large, labeled datasets and demand high computational resources—limitations that make them unsuitable for resource- constrained platforms like space rovers. This paper presents a dust removal technique that avoids labeled data requirements while improving computational efficiency. Like the Low Intensity Dynamic Radius Outlier Removal (LIDROR) method, it exploits the low intensity returns of dusty particles to identify and remove outliers based on point density. However, unlike LIDROR’s computational expensive 3D density search, the proposed method applies spatial segmentation and Principal Component Analysis (PCA) to reduce the data from 3D to 2D before filtering, significantly accelerating processing. Unlike PCA Adaptive Clustering (PCAAC), which uses PCA for dimensionality reduction but relies on the computationally heavy Density-Based Spatial Clustering of Application and Noise (DBSCAN), the proposed method avoids DBSCAN inefficiencies and poor scalability for large datasets. By combining intensity-based candidate selection, segmentation, PCA-driven 2D projection, and optimized outlier detection, the method delivers an efficient and scalable solution. Experimental results show that the proposed approach removes dust noise effectively, achieving high precision, recall, and F1 scores while maintaining low processing times. These characteristics make it well-suited for planetary exploration and autonomous navigation in challenging dusty environments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».