Hardware Software Co-design of an Embedded RGB-D SLAM System

Adéquation algorithme-architecture pour un système SLAM RGB-D embarqué

Imad El Bouazzaoui (1)

1 SATIE - Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie

Vision sensors with color and depth hâve recently gained popularity. Autonomous ve- hicles benefit from new 3D perception methods thanks to these sensors. We hâve investigated the various processing stages of the System to make contributions at the sensor-algorithm coupling and computing architecture levels. This study began by conducting a thorough experimental analysis of the impact of sensor acquisition modalities on locali­ zation accuracy. We introduced RGB-D HOOFR- SLAM, which was assessed using a self-collected RGB-D dataset. We compared the measurement results to those of the most advanced algorithms. The results revealed a significant réduction in lo­ calization errors and a significant gain in proces­ sing speed compared to the state-of-the-art stéréo and RGB-D algorithms. We proposed the implé­ mentation of the HOOFR SLAM front-end on an FPGA-based architecture. This innovative archi­ tecture delivers superior performance and a trade- off between power consumption and processing time.

Les capteurs de vision délivrant des images en couleur et l'information de profondeur ont récemment gagné en popularité. Les véhicules autonomes bénéficient de nouvelles méthodes de perception 3D grâce à ces capteurs. Nous avons étudié les différentes étapes de traitement d’un sys­tème afin d'apporter des contributions au niveau du couplage capteur-algorithme et de l'architec­ ture de calcul. Cette étude a commencé par une analyse expérimentale approfondie de l’impact des modalités d’acquisition des capteurs sur la préci­sion de la localisation. Nous avons développé la méthode HOOFR-SLAM RGB-D, qui a été éva­ luée à l’aide d’un ensemble de données RGB-D. Les résultats obtenus ont montré une amélioration significative de localisation et du temps de trai­ tement. Nous avons proposé un modèle d’archi­ tecture basé sur FPGA pour le pré-traitement du HOOFR SLAM. Cette architecture offre des per­ formances supérieures et un compromis entre la consommation d’énergie et le temps de traitement.

Mots clés: RGB-D sensors; SLAM; Systems architecture; Real-Time systems; Vehicle localization; Embedded systems

Mots clés: Capteurs RGB-D; SLAM; Architecture des systèmes; Systèmes temps réel; Localisation de véhicule; Systèmes embarqués

Domaines: Robotique [cs.RO]; Automatique / Robotique

Imad El Bouazzaoui. Hardware Software Co-design of an Embedded RGB-D SLAM System. Robotics [cs.RO]. Université Paris-Saclay, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPAST156⟩. ⟨tel-04224007⟩