ORB-SLAM系统特征分析研究

作     者：薛瑞 李易 李文明 安述倩 叶笑春 唐志敏 XUE Rui;LI Yi;LI Wenming;AN Shuqian;YE Xiaochun;TANG Zhimin

作者机构：处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所)北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049 

出 版 物：《高技术通讯》 (Chinese High Technology Letters)

年 卷 期：2022年第32卷第11期

页      面：1112-1125页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61732018,61872335,61802367) 中国科学院战略性先导科技专项(C类)项目(XDC05000000) 中国科学院国际伙伴计划(171111KYSB20200002) 数学工程与先进计算国家重点实验室开放基金(2019A07)资助项目 

主　　题：ORB-SLAM 热点函数 特征分析 硬件架构设计 

摘      要：随着自动驾驶汽车、机器人、无人机、虚拟现实和增强现实等应用的飞速发展,其核心技术同步定位和建图(SLAM)成为目前热门研究方向之一。ORB-SLAM系统作为典型的基于特征点法的SLAM系统,具有更好的鲁棒性和更高的计算效率,无论在系统优化层面还是底层硬件架构设计层面一直被广泛关注。然而目前学术界和工业界缺乏面向ORB-SLAM系统底层硬件架构设计的系统特征分析研究。本文从跟踪线程、地图构建线程和回环检测线程出发详细介绍ORB-SLAM系统,选取了ORB-SLAM2系统进行了性能分析实验,得到了ORB特征提取和块求解器2个热点函数,并分析了2个热点函数的执行特征。在Intel i5-6500和ARM Neoverse-N1处理器平台实验对比评估了2个热点函数的IPC、分支预测失效率、一级数据缓存读失效率、最后一级缓存失效率和最后一级缓存MPKI等特征,并总结了对体系结构设计的需求,为面向ORB-SLAM系统的底层硬件架构设计提供了指导性建议。