论文/arXiv 2610.19097·13 天前

北极冰下机器人视觉三维重建基准发布，融合MOSAiC实测与UE仿真数据

针对北极冰下视觉感知难题，发布包含MOSAiC实测与Unreal Engine仿真数据的3D重建基准。通过跨模态配准多波束声呐真值，量化评估SfM与单目深度估计在弱纹理、低光照环境下的重建精度，填补冰下光学感知评测空白。

AI 整理

• 感知与导航
• 仿真与训练
• 评测与安全

本文由 AI 根据公开内容整理，可能有误，请以原文为准：Benchmarking 3D Reconstruction for Under-Ice Robotic Perception in Arctic Environments（arXiv 2610.19097）

核心内容

面向北极海冰形态监测需求，研究团队发布了首个针对冰下机器人视觉感知的3D重建基准数据集。该基准整合了MOSAiC科考远征的真实水下影像与基于Unreal Engine构建的水下机器人仿真数据，旨在解决传统多波束声呐缺乏高分辨率纹理及光谱信息的局限。通过引入向上观测的多波束声呐作为几何真值进行跨模态配准，实现了对视觉算法在极端环境下性能的可量化评估。

技术层面，该基准重点评测Structure-From-Motion (SfM) 与单目深度估计算法在冰下稀疏特征与退化传感条件下的表现。系统架构采用声呐-视觉跨模态对齐机制，克服了纯视觉方案在无GPS、弱纹理场景下的尺度漂移问题。仿真端利用Unreal Engine精确复现冰下光学特性与复杂形态，为算法验证提供可控的Ground Truth；实测端则依托MOSAiC数据验证算法在真实物理环境中的鲁棒性，支撑高精度冰下栖息地与热交换模型构建。

关键看点

• 双源数据集：集成MOSAiC远征真实水下影像与Unreal Engine生成的高保真仿真数据，覆盖冰下复杂形态与光学退化场景。
• 跨模态真值：利用向上观测多波束声呐提供几何Ground Truth，通过跨模态配准实现视觉重建精度的定量评估。
• 核心算法评测：针对冰下弱纹理环境，专项基准化测试Structure-From-Motion与单目深度估计算法的重建性能与鲁棒性。
• 感知短板补全：解决声学传感器缺失光谱与微细纹理信息的问题，支撑冰下栖息地监测与海洋-冰-大气热交换建模。

工程与产业观察

该基准为极地水下机器人提供了稀缺的视觉-声呐对齐评测标准，验证了SfM与单目深度估计在极端弱纹理环境下的有效性。其“实测+仿真”双轨验证范式，对提升具身智能在非结构化、无GNSS水域的环境理解能力具有重要参考价值，推动水下SLAM从几何建图向语义级精细感知演进。

英文摘要 (Abstract)

As the Arctic transitions toward a seasonally ice-free state, capturing the complex morphology of submerged sea ice is crucial for advancing models of ocean-ice-atmosphere heat exchange and monitoring under-ice habitats. Currently, sub-surface ice mapping is predominantly achieved through acoustic sensors such as multibeam sonar. While sonar provides robust large-scale geometry, it lacks spectral and high-resolution textural information required to record fine morphological features - a critical limitation in under-ice environments, where sparse visual features and degraded sensing conditions challenge the capture of detailed structural and optical surface properties. We present a benchmark for vision-based under-ice 3D reconstruction using real-world data from the MOSAiC expedition and synthetic data generated in an Unreal Engine-based underwater robotics simulator. The benchmark evaluates Structure-From-Motion (SfM) and monocular depth estimation, with quantitative comparison enabled through cross-modal registration to upward-looking multibeam sonar.

作者：Klára Orbán, Ashwin Nedungadi, Ana-Ştefania Kogălniceanu, Bianca-Marcela Sava, Bastian Cieply, Raul-Alexandru Simon, Kuderna-Iulian Benţa, Stefan Lüdtke

来源

本页事实对应的公开页面，以原文为准。

1. arXiv 2610.19097：Benchmarking 3D Reconstruction for Under-Ice Robotic Perception in Arctic Environments访问 2026-10-16