इवेंट कैमरा

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एक इवेंट कैमरा, जिसे न्यूरोमॉर्फिक कैमरा के रूप में भी जाना जाता है,[1] सिलिकॉन रेटिना[2] या गतिशील दृष्टि संवेदक,[3] एक छवि संवेदक है जो चमक में स्थानीय परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करता है। ईवेंट कैमरे शटर (फ़ोटोग्राफ़ी) का उपयोग करके छवियों को कैप्चर नहीं करते हैं जैसा कि कैमरा|पारंपरिक (फ़्रेम) कैमरे करते हैं। इसके बजाय, एक घटना कैमरे के अंदर प्रत्येक पिक्सेल स्वतंत्र रूप से और अतुल्यकालिक रूप से संचालित होता है, चमक में होने वाले परिवर्तनों की रिपोर्ट करता है, और अन्यथा चुप रहता है।

कार्यात्मक विवरण

घटना कैमरा पिक्सेल स्वतंत्र रूप से चमक में होने वाले परिवर्तनों का जवाब देते हैं।[4]प्रत्येक पिक्सेल एक संदर्भ चमक स्तर संग्रहीत करता है, और लगातार इसकी तुलना वर्तमान चमक स्तर से करता है। यदि चमक में अंतर एक सीमा से अधिक है, तो वह पिक्सेल अपने संदर्भ स्तर को रीसेट करता है और एक घटना उत्पन्न करता है: एक असतत पैकेट जिसमें पिक्सेल पता और टाइमस्टैम्प होता है। घटनाओं में चमक परिवर्तन की ध्रुवीयता (वृद्धि या कमी), या रोशनी के स्तर का तात्कालिक माप भी हो सकता है।[5] Thus, event cameras output an asynchronous stream of events triggered by changes in scene illumination.

इवेंट कैमरा और पारंपरिक कैमरा द्वारा तैयार किए गए डेटा की तुलना।

इवेंट कैमरों में माइक्रोसेकंड टेम्पोरल रिज़ॉल्यूशन, 120 dB डायनेमिक रेंज और कम एक्सपोज़र (फ़ोटोग्राफ़ी)|कम/ओवरएक्सपोज़र और धीमी गति होता है[4][6] फ्रेम कैमरों की तुलना में। यह उन्हें ऑब्जेक्ट और कैमरा मूवमेंट (ऑप्टिकल प्रवाह ) को अधिक सटीक रूप से ट्रैक करने की अनुमति देता है। वे ग्रे-स्केल जानकारी देते हैं। प्रारंभ में (2014), रिज़ॉल्यूशन 100 पिक्सेल तक सीमित था। बाद की प्रविष्टि 2019 में 640x480 रिज़ॉल्यूशन तक पहुंच गई। क्योंकि व्यक्तिगत पिक्सेल स्वतंत्र रूप से आग लगाते हैं, इवेंट कैमरे अतुल्यकालिक कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर जैसे न्यूरोमॉर्फिक इंजीनियरिंग के साथ एकीकरण के लिए उपयुक्त दिखाई देते हैं। पिक्सेल स्वतंत्रता इन कैमरों को उन दृश्यों के साथ तालमेल बिठाने की अनुमति देती है, जिनमें उज्ज्वल और मंद रोशनी वाले क्षेत्र बिना औसत के होते हैं।[7]

Typical image sensor characteristics
Sensor Dynamic

range (dB)

Equivalent

framerate* (fps)

Spatial

resolution (MP)

Power

consumption (mW)

Human eye 30–40 200-300 - 10[8]
High-end DSLR camera (Nikon D850) 44.6[9] 120 2–8 -
Ultrahigh-speed camera (Phantom v2640)[10] 64 12,500 0.3–4 -
Event camera[11] 120 1,000,000 0.1–0.2 30

*अस्थायी समाधान का संकेत देता है क्योंकि मानव आंखें और इवेंट कैमरे फ्रेम को आउटपुट नहीं करते हैं।

प्रकार

टेम्पोरल कंट्रास्ट सेंसर (जैसे डीवीएस[4] (डायनामिक विजन सेंसर) या एसडीवीएस[12] (संवेदनशील-डीवीएस)) ऐसी घटनाओं का उत्पादन करते हैं जो ध्रुवीयता (चमक में वृद्धि या कमी) का संकेत देते हैं, जबकि अस्थायी छवि सेंसर[5]प्रत्येक घटना के साथ तात्कालिक विकिरण का संकेत दें। डेविस[13] (डायनामिक और एक्टिव-पिक्सेल विजन सेंसर) में डायनेमिक विजन सेंसर (DVS) के अलावा एक ग्लोबल शटर सक्रिय पिक्सेल सेंसर (APS) होता है जो समान फोटोसेंसर ऐरे को साझा करता है। इस प्रकार, यह घटनाओं के साथ-साथ छवि फ़्रेम बनाने की क्षमता रखता है। कई इवेंट कैमरों में एक जड़त्वीय माप इकाई (IMU) भी होती है।

Event cameras
Name Event output Image frames Color IMU Manufacturer Commercially available Resolution
DVS128[4] Polarity No No No Inivation No 128x128
sDVS128[12] Polarity No No No CSIC No 128x128
DAVIS240[13] Polarity Yes No Yes Inivation No 240x180
DAVIS346[14] Polarity Yes No Yes Inivation Yes 346 x 260
DVXplorer[15] Polarity No No Yes Inivation Yes 640 x 480
SEES[16] Polarity Yes No Yes Insightness Yes
Metavision Packaged Generation 3 Sensor[17] Polarity No No No Prophesee Yes 640x480
SilkyEvCam camera (Prophesee Gen 3)[18] Polarity No No No Century Arks / Prophesee Yes 640×480
VisionCamEB camera (Prophesee Gen 3) [19] Polarity No No No Imago Technologies / Prophesee Yes 640×480
Samsung DVS[20] Polarity No No Yes Samsung Yes 640×480
Onboard[5] Polarity No No Yes Prophesee No 640×480
Celex[21] Intensity Yes No Yes CelePixel Yes 64x64
IMX636[22] sensor Polarity Yes No No Sony / Prophesee Yes 1280x720
EVK3[23] camera (IMX636 ES/ Prophesee Gen 3.1) Polarity No No No Prophesee Yes 1280x720 / 640×480
EVK4[24] camera (IMX636 ES) Polarity No No No Prophesee Yes 1280x720
IMX637[25] sensor Polarity Yes No No Sony / Prophesee No 640x512


रेटिनोमॉर्फिक सेंसर

Main article: Retinomorphic sensor
Left: फोटोसेंसिटिव कैपेसिटर का योजनाबद्ध क्रॉस-सेक्शनल आरेख। केंद्र: रेटिनोमॉर्फिक सेंसर का सर्किट आरेख, शीर्ष पर प्रकाशसंवेदी संधारित्र के साथ। दाएं: निरंतर रोशनी के अनुप्रयोग के लिए रेटिनोमॉर्फिक सेंसर की अपेक्षित क्षणिक प्रतिक्रिया।

इवेंट सेंसर का एक अन्य वर्ग तथाकथित रेटिनोमॉर्फिक सेंसर है। जबकि रेटिनोमॉर्फिक शब्द का प्रयोग आम तौर पर घटना संवेदकों का वर्णन करने के लिए किया गया है,[26][27] 2020 में इसे श्रृंखला में एक प्रतिरोधी और सहज संधारित्र के आधार पर एक विशिष्ट सेंसर डिज़ाइन के नाम के रूप में अपनाया गया था।[28] ये कैपेसिटर फोटोकैपेसिटर से भिन्न होते हैं, जिनका उपयोग सौर ऊर्जा को स्टोर करने के लिए किया जाता है,[29] और इसके बजाय रोशनी के तहत धारिता को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। समाई बदलने पर वे थोड़ा चार्ज/डिस्चार्ज होते हैं, लेकिन अन्यथा संतुलन में रहते हैं। जब एक सहज संधारित्र को एक अवरोधक के साथ श्रृंखला में रखा जाता है, और सर्किट में एक इनपुट वोल्टेज लगाया जाता है, तो परिणाम एक सेंसर होता है जो प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन होने पर वोल्टेज को आउटपुट करता है, लेकिन अन्यथा नहीं।

अन्य इवेंट सेंसर (आमतौर पर एक फोटोडायोड और कुछ अन्य सर्किट तत्व) के विपरीत, ये सेंसर स्वाभाविक रूप से सिग्नल उत्पन्न करते हैं। इसलिए उन्हें एक एकल उपकरण माना जा सकता है जो अन्य घटना कैमरों में एक छोटे सर्किट के समान परिणाम उत्पन्न करता है। रेटिनोमॉर्फिक सेंसर का आज तक केवल एक शोध वातावरण में अध्ययन किया गया है।[30][31][32][33]


एल्गोरिदम

Night run reconstruction
एक पैदल यात्री रात में कार की हेडलाइट्स के सामने दौड़ता है। बाएं: एक पारंपरिक कैमरे से ली गई छवि गंभीर मोशन ब्लर और अंडरएक्सपोजर दिखाती है। दाएँ: किसी ईवेंट कैमरे से ईवेंट के साथ बाईं छवि को संयोजित करके छवि का पुनर्निर्माण किया गया।[34]

छवि पुनर्निर्माण

घटनाओं से छवि पुनर्निर्माण में उच्च गतिशील रेंज, उच्च अस्थायी रिज़ॉल्यूशन और कम मोशन ब्लर के साथ चित्र और वीडियो बनाने की क्षमता है। टेम्पोरल स्मूथिंग का उपयोग करके छवि पुनर्निर्माण प्राप्त किया जा सकता है, उदा। उच्च पास फिल्टर | हाई-पास या पूरक फिल्टर।[34]वैकल्पिक तरीकों में गणितीय अनुकूलन शामिल है[35] और ढाल अनुमान[36] इसके बाद ग्रेडिएंट-डोमेन इमेज प्रोसेसिंग।

स्थानिक दृढ़ संकल्प

स्थानिक घटना-संचालित कनवल्शन की अवधारणा को 1999 में पोस्ट किया गया था[37] (डीवीएस से पहले), लेकिन बाद में ईयू प्रोजेक्ट कैवियार के दौरान सामान्यीकृत किया गया[38] (जिसके दौरान DVS का आविष्कार किया गया था) घटना-दर-घटना को प्रोजेक्ट करके घटना के चारों ओर एक मनमाना कनवल्शन इंटीग्रेटेड-एंड-फायर पिक्सल की एक सरणी में समन्वयित करता है।[39] मल्टी-कर्नेल इवेंट-संचालित कनवल्शन का विस्तार[40] घटना-संचालित गहरे दृढ़ तंत्रिका नेटवर्क के लिए अनुमति देता है।[41]


मोशन डिटेक्शन और ट्रैकिंग

एक इवेंट कैमरा द्वारा देखी गई छवि विभाजन और चलती वस्तु का पता लगाना एक तुच्छ कार्य लग सकता है, क्योंकि यह सेंसर ऑन-चिप द्वारा किया जाता है। हालाँकि, ये कार्य कठिन हैं, क्योंकि घटनाओं में बहुत कम जानकारी होती है[42] और इसमें बनावट और रंग जैसी उपयोगी दृश्य विशेषताएं शामिल नहीं हैं।[43] चलते कैमरे को देखते हुए ये कार्य और चुनौतीपूर्ण हो जाते हैं,[42]क्योंकि घटनाओं को छवि तल पर हर जगह ट्रिगर किया जाता है, जो चलती वस्तुओं और स्थिर दृश्य (जिसकी स्पष्ट गति कैमरे की अहं-गति से प्रेरित होती है) द्वारा निर्मित होती है। इस समस्या को हल करने के लिए हाल के कुछ दृष्टिकोणों में गति-मुआवजा मॉडल का समावेश शामिल है[44][45] और पारंपरिक क्लस्टर विश्लेषण।[46][47][43][48]


संभावित अनुप्रयोग

संभावित अनुप्रयोगों में वस्तु पहचान, स्वायत्त वाहन और रोबोटिक्स शामिल हैं।[32]अमेरिकी सेना इन्फ्रारेड और अन्य इवेंट कैमरों पर विचार कर रही है क्योंकि उनकी कम बिजली की खपत और कम गर्मी उत्पादन होता है।[7]


यह भी देखें

  • न्यूरोमॉर्फिक इंजीनियरिंग
  • रेटिनोमॉर्फिक सेंसर
  • रोलिंग शटर

संदर्भ

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