一种用于SLAM的嵌入式光束平差法加速器设计

摘要

光束平差法是一种广泛应用于视觉SLAM系统后端的优化算法,但在实际应用中一直存在实时性差、能耗高的问题.本文在嵌入式FPGA平台上实现了一款针对相机位姿已知的光束平差算法的加速器.该加速器为计算中最耗时的雅可比矩阵更新和成本函数计算模块定制化硬件计算架构.首先分析算法结构去除冗余计算,再根据算法数据相关性设计流水线和并行处理单元,利用时分复用的方法将雅可比矩阵更新和成本函数计算在同一硬件上实现,同时在算法中引入猜测执行进一步提高计算速度,既满足了性能要求,又减小了硬件消耗.在Xilinx xc7z020上的实验结果表明,本文设计的光束平差法加速器,相对于嵌入式ARM处理器有5.9倍的性能提升,同时节约能耗68.7％.