Fast LiDAR data registration using GPUs

• Autor: Huapaya Ávalos, Carlos Enrique
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2023
• Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú
• Repositorio: PUCP-Institucional
• Lenguaje: inglés
• OAI Identifier: oai:repositorio.pucp.edu.pe:20.500.14657/195947
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12404/26200
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Sensores inteligentes; Algoritmos--Aplicaciones; Industria minera; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.02.01

En los últimos años, la llegada de las cámaras de profundidad de bajo costo y sensores LiDAR ha incentivado a las industrias a invertir en estas tecnologías, lo cual incluye también mayor interés en investigaciones sobre procesamiento digital de señales. En esta ocasión, la reconstrucción tridimensional de túneles mineros utilizando LiDARs y un robot de auto-navegación ha sido propuesta como proyecto de investigación, y el presente trabajo forma parte en cargándose del alineamiento de nubes de puntos tridimensionales en tiempo real, un proceso que es más conocido como Registro de Nubes de Puntos. Existen muchos algoritmos que pueden resolver este problema, pero para el proyecto, el algoritmo solo necesita calcular la alineación fina y rígida. Al comparar los algoritmos de registro más avanzados, se encontró que el popular algoritmo ICP es el más adecuado para este caso debido a su alta robustez y eficiencia. Dentro de este algoritmo, se encuentran 3 pasos simples: relación, minimización y transformación, junto con una colección de variaciones de estos pasos que han sido desarrolladas a lo largo de las últimas décadas. Basándose en esto, en este trabajo se diseñó e implementó un algoritmo ICP paralelo en CPU y GPU. Además, las optimizaciones en recursos de memoria, ocupación de núcleos y el uso de la técnica de desenrollado de bucles para la implementación en GPU permiten que la implementación propuesta deI ICP alcance un rendimiento 95 veces más rápido que implementaciones de CPU altamente optimizadas.