面向点云的kNN加速器

比GPU快107.7倍

针对高吞吐量三维点云最近邻搜索，采用并行八叉树构建与多分支搜索引擎，突破外部内存带宽瓶颈。

Chen, Faquan · 应忍冬 · Xue, Jianwei · 文飞 · 刘佩林

2023

参数信息

加速比（相对GPU）

12.1 ×

加速比（相对最先进架构）

11.4 ×

能效提升（相对CPU）

73.6 ×

能效提升（相对GPU）

31.1 ×

技术优势

突破带宽瓶颈

采用HBM和片上存储器的多通道缓存，提供大外部带宽，消除了DDR外部存储器的带宽限制。

并行八叉树构建

采用基于跟踪编码构建队列的并行深度优先八叉树构建算法，将随机访问规范化，实现多分支高效构建。

搜索引擎协同优化

基于并行关键帧调度和多分支灵活搜索引擎，提供无冲突访问和最大参考点重用，实现超过27.0倍的加速。

应用场景

• 机器人导航：为机器人提供实时点云最近邻搜索，加速路径规划。
• 自动驾驶：处理LiDAR点云，实现高吞吐量最近邻搜索，支持实时环境感知。
• 实时点云处理：在FPGA上实现高效kNN搜索，满足实时处理需求。