Lossless SIMD Compression of LiDAR Range and Attribute Scan Sequences

要約

LiDAR センサーが普及するにつれて、効率的な LiDAR データ圧縮アルゴリズムの必要性が高まっています。
最新の LiDAR は、1 時間あたり数ギガバイトのスキャン データを生成し、コンピューティング、帯域幅、およびストレージ リソースが限られているアプリケーションでよく使用されます。
LiDAR の範囲と、複数のリターン範囲、信号、反射率、および周囲の赤外線を含む属性スキャン シーケンスの高速でロスレスの圧縮アルゴリズムを提示します。
「Jiffy」と呼ばれる当社のアルゴリズムは、時空間的な冗長性と希薄性を利用して大幅な圧縮を実現します。
速度は、単一命令複数データ (SIMD) 命令の使用を最大化することによって達成されます。
自動運転、インフラ監視、ドローン検査、ハンドヘルド マッピングのベンチマークにおいて、Jiffy アルゴリズムは競合するロスレス コーデックを一貫して圧倒し、シングル コアで 65M ポイント/秒を超える速度で動作します。
典型的な自動運転車のユースケースでは、シングルスレッドの Jiffy は、1 秒あたり 500 回以上のスキャンで、センチメートル精度の範囲スキャンを 6 倍に圧縮します。
再現性を確保し、採用を可能にするために、ソフトウェアはオープン ソース ライブラリとして自由に利用できます。

要約(オリジナル)

As LiDAR sensors have become ubiquitous, the need for an efficient LiDAR data compression algorithm has increased. Modern LiDARs produce gigabytes of scan data per hour and are often used in applications with limited compute, bandwidth, and storage resources. We present a fast, lossless compression algorithm for LiDAR range and attribute scan sequences including multiple-return range, signal, reflectivity, and ambient infrared. Our algorithm — dubbed ‘Jiffy’ — achieves substantial compression by exploiting spatiotemporal redundancy and sparsity. Speed is accomplished by maximizing use of single-instruction-multiple-data (SIMD) instructions. In autonomous driving, infrastructure monitoring, drone inspection, and handheld mapping benchmarks, the Jiffy algorithm consistently outcompresses competing lossless codecs while operating at speeds in excess of 65M points/sec on a single core. In a typical autonomous vehicle use case, single-threaded Jiffy achieves 6x compression of centimeter-precision range scans at 500+ scans per second. To ensure reproducibility and enable adoption, the software is freely available as an open source library.

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