面向 192x128 SPAD 图像传感器的 Sketched LiDAR FPGA 实现
图像与视频处理
2026-02-12 v1
摘要
本研究提出了一种高效的 field-programmable gate array（FPGA）实现，用于基于多项式样条函数的统计压缩算法，以解决 emerging high-spatial-resolution 单光子雾化二极管（SPAD）阵列中巨大数据传输带宽的关键挑战，数据速率可达数十 GB/s。在我们的实验中，所提出的硬件实现实现了与传统直方图输出相比的 512 倍压缩比，潜在可进一步提高。该算法首先使用固定点（FXP）算术和查找表（LUT）进行软件优化，以消除显式的加法、乘法和非线性运算。这使得我们能够在准确性和硬件资源利用之间的细致权衡。基于这一权衡分析，实现了在 FPGA 上进行在线草图处理单元（SPEs）以直接处理来自 SPAD 传感器的时间戳流。该实现使用 192x128 像素的 SPAD 阵列进行了验证。该工作演示了无直方图的在线深度重建具有高保真度，有效缓解了 SPAD 阵列的时间戳传输瓶颈，并在未来 SPAD 像素数继续增加时提供了可扩展性。
引用
@article{arxiv.2602.10837,
title = {FPGA Implementation of Sketched LiDAR for a 192 x 128 SPAD Image Sensor},
author = {Zhenya Zang and Mike Davies and Istvan Gyongy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.10837},
year = {2026}
}