Collaborative Research: SHF: Small: Enabling Efficient 3D Perception: An Architecture-Algorithm Co-Design Approach

协作研究:SHF:小型:实现高效的 3D 感知:架构-算法协同设计方法

基本信息

  • 批准号:
    2126643
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-10-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research project designs software-hardware collaborative mechanisms to boost the execution efficiency of 3D perception (point cloud) algorithms by an order of magnitude. Achieving this goal requires designing fundamentally new algorithmic primitives, offline and run-time systems, and hardware architectures that tame the irregular computation and memory patterns in 3D perception algorithms. This research unlocks next-generation software innovation in emerging domains driven by 3D perception, such as autonomous driving, Augmented/Virtual Reality, and precision agriculture. The research agenda is complemented by an educational/outreach agenda. The PIs are (1) offering summer “introduction to computing” courses to high school students from the Rochester Central School District, (2) engaging students in RIT’s National Technical Institute for the Deaf program through experiencing 3D sensing and research activities, (3) introducing new courses/modules in both UR and RIT on 3D perception, both on algorithms and hardware systems, and (4) offering undergraduate students inclusive opportunities for hands-on experience in emerging application domains and hardware acceleration.This research project addresses the fundamental mismatch between the irregularities in point-cloud algorithms and today’s hardware architectures, which are primarily optimized for 2D image- and video-processing algorithms that are regular stencil pipelines operating on structured data. The key intellectual merit is the pursuit of new algorithms and system architectures that reduce/eliminate irregular computation and memory accesses in 3D perception. The technical contribution is three-fold: 1) efficient, yet generally applicable, hardware building blocks required to accelerate point cloud algorithms, 2) run-time systems that dynamically adapt to operating constraints (e.g., hardware resources, performance, energy) in an application-aware and data-aware manner, and 3) a new class of efficient-by-construction 3D perception algorithms that leverage the small data volume in single-beam point clouds. The algorithm-hardware co-designed system not only accelerates current 3D perception algorithms, but also provides a computing substrate so that 3D perception can be pervasively used as a building block in future application domains.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该研究项目设计了软硬件协作机制,以将3D感知(点云)算法的执行效率提高一个数量级。实现这一目标需要设计全新的算法原语、离线和运行时系统以及硬件架构,以驯服3D感知算法中的不规则计算和内存模式。这项研究将在3D感知驱动的新兴领域(如自动驾驶、增强/虚拟现实和精准农业)开启下一代软件创新。研究议程由教育/外联议程补充。PI是(1)为来自罗切斯特中心学区的高中生提供夏季“计算入门”课程,(2)通过体验3D传感和研究活动,吸引学生参加RIT的国家聋人技术学院项目,(3)在UR和RIT中引入关于3D感知的新课程/模块,包括算法和硬件系统,以及(4)为本科生提供在新兴应用领域和硬件加速方面的实践经验的机会。本研究项目解决了点云算法中的不规则性与当今硬件架构之间的根本不匹配,其主要针对2D图像和视频处理算法进行优化,所述2D图像和视频处理算法是对结构化数据进行操作的常规模板流水线。关键的智力价值是追求新的算法和系统架构,减少/消除3D感知中的不规则计算和内存访问。技术贡献是三方面的:1)加速点云算法所需的高效但普遍适用的硬件构建块,2)动态适应操作约束的运行时系统(例如,硬件资源、性能、能量),以及3)利用单波束点云中的小数据量的新型构造高效3D感知算法。该算法-硬件协同设计的系统不仅加速了当前的3D感知算法,而且还提供了一个计算基础,使3D感知可以广泛地用作未来应用领域的构建块。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
From Local to Holistic: Self-supervised Single Image 3D Face Reconstruction Via Multi-level Constraints
Multi-view Geometry Consistency Network for Facial Micro-Expression Recognition From Various Perspectives
Object Detection Based on Raw Bayer Images
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Guoyu Lu其他文献

Regularization and attention feature distillation base on light CNN for Hyperspectral face recognition
  • DOI:
    https://doi.org/10.1007/s11042-021-10537-4
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Zhihua Xie;Jieyi Niu;Yi Li;Guoyu Lu
  • 通讯作者:
    Guoyu Lu
Bifunctional S-scheme CdSSe/Bisub2/subWOsub6/sub heterojunction catalysts exhibit generalized boosting performance in photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride, photoelectrochemical and electrocatalytic hydrogen production
双功能 S 型 CdSSe/双钨酸铋(Bisub2/subWOsub6/sub)异质结催化剂在盐酸四环素的光催化降解、光电化学和电催化制氢中表现出普遍的增强性能
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2023.173306
  • 发表时间:
    2024-03-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.300
  • 作者:
    Shuai Yang;Han Yang;Jun Zhang;Jiacen Lin;Guoyu Lu;Yujia Zhang;Junhua Xi;Zhe Kong;Lihui Song;Haijiao Xie
  • 通讯作者:
    Haijiao Xie
Bird-View 3D Reconstruction for Crops with Repeated Textures
RawSeg: Grid Spatial and Spectral Attended Semantic Segmentation Based on Raw Bayer Images
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Guoyu Lu
  • 通讯作者:
    Guoyu Lu
An Improved Phase Correlation Method for Stop Detection of Autonomous Driving
自动驾驶停车检测的改进相位相关法
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2990227
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhelin Yu;Lidong Zhu;Guoyu Lu
  • 通讯作者:
    Guoyu Lu

Guoyu Lu的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Guoyu Lu', 18)}}的其他基金

CAREER: From Underground to Space: An AI Infrastructure for Multiscale 3D Crop Modeling and Assessment
职业:从地下到太空:用于多尺度 3D 作物建模和评估的 AI 基础设施
  • 批准号:
    2340882
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: SHF: Small: Enabling Efficient 3D Perception: An Architecture-Algorithm Co-Design Approach
协作研究:SHF:小型:实现高效的 3D 感知:架构-算法协同设计方法
  • 批准号:
    2334624
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Elements: A Deep Neural Network-based Drone (UAS) Sensing System for 3D Crop Structure Assessment
Elements:用于 3D 作物结构评估的基于深度神经网络的无人机 (UAS) 传感系统
  • 批准号:
    2334690
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: RI: Modeling and Understanding the Invisible World in Thermal Modality
CRII:RI:用热模态建模和理解无形世界
  • 批准号:
    2334246
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Elements: A Deep Neural Network-based Drone (UAS) Sensing System for 3D Crop Structure Assessment
Elements:用于 3D 作物结构评估的基于深度神经网络的无人机 (UAS) 传感系统
  • 批准号:
    2104032
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: RI: Modeling and Understanding the Invisible World in Thermal Modality
CRII:RI:用热模态建模和理解无形世界
  • 批准号:
    2105257
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

复杂电子产品超精密加工及检测关键技术研究与应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于合成生物学的动物底盘品种优化及中试应用研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
运用组学整合技术探索萆薢分清散联合化疗治疗晚期胰腺癌的临床研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
九里香等提取物多靶向制剂抗肺癌的作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
升血小板方治疗原发免疫性血小板减少症的临床研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
八髎穴微波热疗在女性膀胱过度活动症治疗中的价值研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于 miR-455-5p 介导的氧化应激机制探讨糖尿病视网膜病变中医分型治疗的临床研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于 UPLC-Q-TOF-MS/MS 分析的 异功散活性成分评价及提取工艺研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
无创电针对于痉挛型双瘫脑 瘫患儿的有效性与安全性研究:一项随机 单盲前瞻性队列研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
弹压式手法与体外冲击波治疗肱骨外上髁炎的对比研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Collaborative Research: SHF: Small: LEGAS: Learning Evolving Graphs At Scale
协作研究:SHF:小型:LEGAS:大规模学习演化图
  • 批准号:
    2331302
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: LEGAS: Learning Evolving Graphs At Scale
协作研究:SHF:小型:LEGAS:大规模学习演化图
  • 批准号:
    2331301
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Differentiable Hardware Synthesis
合作研究:SHF:媒介:可微分硬件合成
  • 批准号:
    2403134
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: Efficient and Scalable Privacy-Preserving Neural Network Inference based on Ciphertext-Ciphertext Fully Homomorphic Encryption
合作研究:SHF:小型:基于密文-密文全同态加密的高效、可扩展的隐私保护神经网络推理
  • 批准号:
    2412357
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Enabling Graphics Processing Unit Performance Simulation for Large-Scale Workloads with Lightweight Simulation Methods
合作研究:SHF:中:通过轻量级仿真方法实现大规模工作负载的图形处理单元性能仿真
  • 批准号:
    2402804
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Tiny Chiplets for Big AI: A Reconfigurable-On-Package System
合作研究:SHF:中:用于大人工智能的微型芯片:可重新配置的封装系统
  • 批准号:
    2403408
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Toward Understandability and Interpretability for Neural Language Models of Source Code
合作研究:SHF:媒介:实现源代码神经语言模型的可理解性和可解释性
  • 批准号:
    2423813
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Enabling GPU Performance Simulation for Large-Scale Workloads with Lightweight Simulation Methods
合作研究:SHF:中:通过轻量级仿真方法实现大规模工作负载的 GPU 性能仿真
  • 批准号:
    2402806
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Differentiable Hardware Synthesis
合作研究:SHF:媒介:可微分硬件合成
  • 批准号:
    2403135
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Medium: Tiny Chiplets for Big AI: A Reconfigurable-On-Package System
合作研究:SHF:中:用于大人工智能的微型芯片:可重新配置的封装系统
  • 批准号:
    2403409
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 21.49万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了