通过在图像传感器设计中加入可编程的兴趣区域（ROI）读数来提高嵌入式视觉系统的能量效率的巨大范围。在这项工作中，我们研究如何利用ROI可编程性，以便通过预期ROI将位于未来帧中的位置并在该区域之外切换像素来进行跟踪应用程序。我们将ROI预测的该过程和对应的传感器配置称为自适应限制。我们的自适应数据采样算法包括对象检测器和ROI预测器（卡尔曼滤波器），其结合地操作以优化视觉管道的能量效率，其结束任务是对象跟踪。为了进一步促进现实生活中的自适应算法的实施，我们选择候选算法并将其映射到FPGA上。利用Xilinx血管AI工具，我们设计并加速了基于YOLO对象探测器的自适应数据采样算法。为了进一步改进算法的部署后，我们在OTB100和LASOT数据集中评估了几个竞争的基线。我们发现将ECO跟踪器与Kalman滤波器耦合，在OTB100和Lasot Datasets上具有0.4568和0.3471的竞争性AUC分数。此外，该算法的功率效率与另一个基线优于相同的情况，并且在几个外部的情况下。基于ECO的算法在两个数据集上发生大约4W的功耗，而基于YOLO的方法需要大约6 W的功耗（根据我们的功耗模型）。在精度延迟权衡方面，基于ECO的算法在管理达到竞争跟踪精度的同时提供近实时性能（19.23 FPS）。

Video, as a key driver in the global explosion of digital information, can create tremendous benefits for human society. Governments and enterprises are deploying innumerable cameras for a variety of applications, e.g., law enforcement, emergency management, traffic control, and security surveillance, all facilitated by video analytics (VA). This trend is spurred by the rapid advancement of deep learning (DL), which enables more precise models for object classification, detection, and tracking. Meanwhile, with the proliferation of Internet-connected devices, massive amounts of data are generated daily, overwhelming the cloud. Edge computing, an emerging paradigm that moves workloads and services from the network core to the network edge, has been widely recognized as a promising solution. The resulting new intersection, edge video analytics (EVA), begins to attract widespread attention. Nevertheless, only a few loosely-related surveys exist on this topic. A dedicated venue for collecting and summarizing the latest advances of EVA is highly desired by the community. Besides, the basic concepts of EVA (e.g., definition, architectures, etc.) are ambiguous and neglected by these surveys due to the rapid development of this domain. A thorough clarification is needed to facilitate a consensus on these concepts. To fill in these gaps, we conduct a comprehensive survey of the recent efforts on EVA. In this paper, we first review the fundamentals of edge computing, followed by an overview of VA. The EVA system and its enabling techniques are discussed next. In addition, we introduce prevalent frameworks and datasets to aid future researchers in the development of EVA systems. Finally, we discuss existing challenges and foresee future research directions. We believe this survey will help readers comprehend the relationship between VA and edge computing, and spark new ideas on EVA.

已经提出了高效和自适应计算机视觉系统以使计算机视觉任务，例如图像分类和对象检测，针对嵌入或移动设备进行了优化。这些解决方案最近的起源，专注于通过设计具有近似旋钮的自适应系统来优化模型（深神经网络，DNN）或系统。尽管最近的几项努力，但我们表明现有解决方案遭受了两个主要缺点。首先，系统不考虑模型的能量消耗，同时在制定要运行的模型的决定时。其次，由于其他共同居民工作负载，评估不考虑设备上的争用的实际情况。在这项工作中，我们提出了一种高效和自适应的视频对象检测系统，这是联合优化的精度，能量效率和延迟。底层Virtuoso是一个多分支执行内核，它能够在精度 - 能量 - 延迟轴上的不同运行点处运行，以及轻量级运行时调度程序，以选择最佳的执行分支以满足用户要求。要与Virtuoso相当比较，我们基准于15件最先进的或广泛使用的协议，包括更快的R-CNN（FRCNN），YOLO V3，SSD，培训台，SELSA，MEGA，REPP，FastAdapt和我们的内部FRCNN +，YOLO +，SSD +和高效+（我们的变体具有增强的手机效率）的自适应变体。通过这种全面的基准，Virtuoso对所有上述协议显示出优势，在NVIDIA Jetson Mobile GPU上的每一项效率水平上引领精度边界。具体而言，Virtuoso的准确性为63.9％，比一些流行的物体检测模型高于10％，51.1％，yolo为49.5％。

在监控和搜索和救援应用程序中，重要的是在低端设备上实时执行多目标跟踪（MOT）。今天的MOT解决方案采用深度神经网络，往往具有高计算复杂性。识别帧大小对跟踪性能的影响，我们提出了深度，一种模型不可知框架尺寸选择方法，可在现有的全卷积网络基跟踪器之上进行操作，以加速跟踪吞吐量。在培训阶段，我们将可检测性分数纳入单次跟踪器架构，使得DeepScale以自我监督的方式学习不同帧大小的表示估计。在推理期间，它可以根据基于用户控制参数根据视觉内容的复杂性来调整帧大小。为了利用边缘服务器上的计算资源，我们提出了两个计算分区模式，即仅使用自适应帧大小传输和边缘服务器辅助跟踪仅适用于MOT，即边缘服务器。 MOT数据集的广泛实验和基准测试证明了深度的有效性和灵活性。与最先进的追踪器相比，DeepScale ++，DeepScale的变种实现1.57倍加速，仅在一个配置中的MOT15数据集上跟踪准确性。我们已经实现和评估了DeepScale ++，以及由NVIDIA JETSON TX2板和GPU服务器组成的小型测试平台上所提出的计算分区方案。实验显示与仅服务器或智能相机的解决方案相比跟踪性能和延迟之间的非琐碎权衡。

Deep neural networks (DNNs) are currently widely used for many artificial intelligence (AI) applications including computer vision, speech recognition, and robotics. While DNNs deliver state-of-the-art accuracy on many AI tasks, it comes at the cost of high computational complexity. Accordingly, techniques that enable efficient processing of DNNs to improve energy efficiency and throughput without sacrificing application accuracy or increasing hardware cost are critical to the wide deployment of DNNs in AI systems.This article aims to provide a comprehensive tutorial and survey about the recent advances towards the goal of enabling efficient processing of DNNs. Specifically, it will provide an overview of DNNs, discuss various hardware platforms and architectures that support DNNs, and highlight key trends in reducing the computation cost of DNNs either solely via hardware design changes or via joint hardware design and DNN algorithm changes. It will also summarize various development resources that enable researchers and practitioners to quickly get started in this field, and highlight important benchmarking metrics and design considerations that should be used for evaluating the rapidly growing number of DNN hardware designs, optionally including algorithmic co-designs, being proposed in academia and industry.The reader will take away the following concepts from this article: understand the key design considerations for DNNs; be able to evaluate different DNN hardware implementations with benchmarks and comparison metrics; understand the trade-offs between various hardware architectures and platforms; be able to evaluate the utility of various DNN design techniques for efficient processing; and understand recent implementation trends and opportunities.

基于无人机（UAV）基于无人机的视觉对象跟踪已实现了广泛的应用，并且由于其多功能性和有效性而引起了智能运输系统领域的越来越多的关注。作为深度学习革命性趋势的新兴力量，暹罗网络在基于无人机的对象跟踪中闪耀，其准确性，稳健性和速度有希望的平衡。由于开发了嵌入式处理器和深度神经网络的逐步优化，暹罗跟踪器获得了广泛的研究并实现了与无人机的初步组合。但是，由于无人机在板载计算资源和复杂的现实情况下，暹罗网络的空中跟踪仍然在许多方面都面临严重的障碍。为了进一步探索基于无人机的跟踪中暹罗网络的部署，这项工作对前沿暹罗跟踪器进行了全面的审查，以及使用典型的无人机板载处理器进行评估的详尽无人用分析。然后，进行板载测试以验证代表性暹罗跟踪器在现实世界无人机部署中的可行性和功效。此外，为了更好地促进跟踪社区的发展，这项工作分析了现有的暹罗跟踪器的局限性，并进行了以低弹片评估表示的其他实验。最后，深入讨论了基于无人机的智能运输系统的暹罗跟踪的前景。领先的暹罗跟踪器的统一框架，即代码库及其实验评估的结果，请访问https://github.com/vision4robotics/siamesetracking4uav。

对人类对象相互作用的理解在第一人称愿景（FPV）中至关重要。遵循相机佩戴者操纵的对象的视觉跟踪算法可以提供有效的信息，以有效地建模此类相互作用。在过去的几年中，计算机视觉社区已大大提高了各种目标对象和场景的跟踪算法的性能。尽管以前有几次尝试在FPV域中利用跟踪器，但仍缺少对最先进跟踪器的性能的有条理分析。这项研究差距提出了一个问题，即应使用当前的解决方案``现成''还是应进行更多特定领域的研究。本文旨在为此类问题提供答案。我们介绍了FPV中单个对象跟踪的首次系统研究。我们的研究广泛分析了42个算法的性能，包括通用对象跟踪器和基线FPV特定跟踪器。分析是通过关注FPV设置的不同方面，引入新的绩效指标以及与FPV特定任务有关的。这项研究是通过引入Trek-150（由150个密集注释的视频序列组成的新型基准数据集）来实现的。我们的结果表明，FPV中的对象跟踪对当前的视觉跟踪器构成了新的挑战。我们强调了导致这种行为的因素，并指出了可能的研究方向。尽管遇到了困难，但我们证明了跟踪器为需要短期对象跟踪的FPV下游任务带来好处。我们预计，随着新的和FPV特定的方法学会得到研究，通用对象跟踪将在FPV中受欢迎。

我们提出了一种新的四管齐下的方法，在文献中首次建立消防员的情境意识。我们构建了一系列深度学习框架，彼此之叠，以提高消防员在紧急首次响应设置中进行的救援任务的安全性，效率和成功完成。首先，我们使用深度卷积神经网络（CNN）系统，以实时地分类和识别来自热图像的感兴趣对象。接下来，我们将此CNN框架扩展了对象检测，跟踪，分割与掩码RCNN框架，以及具有多模级自然语言处理（NLP）框架的场景描述。第三，我们建立了一个深入的Q学习的代理，免受压力引起的迷失方向和焦虑，能够根据现场消防环境中观察和存储的事实来制定明确的导航决策。最后，我们使用了一种低计算无监督的学习技术，称为张量分解，在实时对异常检测进行有意义的特征提取。通过这些临时深度学习结构，我们建立了人工智能系统的骨干，用于消防员的情境意识。要将设计的系统带入消防员的使用，我们设计了一种物理结构，其中处理后的结果被用作创建增强现实的投入，这是一个能够建议他们所在地的消防员和周围的关键特征，这对救援操作至关重要在手头，以及路径规划功能，充当虚拟指南，以帮助迷彩的第一个响应者恢复安全。当组合时，这四种方法呈现了一种新颖的信息理解，转移和综合方法，这可能会大大提高消防员响应和功效，并降低寿命损失。

我们呈现恐惧，新颖，快速，高效，准确，强大的暹罗视觉跟踪器。我们介绍了对象模型适配的架构块，称为双模板表示，以及像素 - 明智的融合块，以实现模型的额外灵活性和效率。双模板模块仅包含单个学习参数的时间信息，而像素-Wise融合块与标准相关模块相比，像素-Wise融合块对具有较少参数的判别特征进行了更多的辨别特征。通过用新型模块插入复杂的骨干，恐惧-M和恐惧-L跟踪器在既准确性和效率的几个学术基准上超过大多数暹粒例子。使用轻质骨干，优化的版本恐惧-XS提供了超过10倍的跟踪跟踪，而不是当前暹罗跟踪器，同时保持最先进的结果。 GEAF-XS跟踪器比LightTrack [62]更小2.4倍，比LightTrack [62]更高。此外，我们通过在能量消耗和执行速度上引入基准来扩展模型效率的定义。源代码，预先训练的模型和评估协议将根据要求提供

在这项工作中，我们呈现了DCC（更深层兼容的压缩），用于实时无人机的辅助边缘辅助视频分析的一个启用技术，内置于现有编解码器之上。DCC解决了一个重要的技术问题，以将流动的视频从无人机压缩到边缘，而不会严格地在边缘执行的视频分析任务的准确性和及时性。DCC通过流式视频中的每一位对视频分析同样有价值，这是对视频分析的同样有价值，这在传统的分析透视技术编解码器技术上打开了新的压缩室。我们利用特定的无人机的上下文和中级提示，从物体检测中追求保留分析质量所需的自适应保真度。我们在一个展示车辆检测应用中有原型DCC，并验证了其代表方案的效率。DCC通过基线方法减少9.5倍，在最先进的检测精度上，19-683％的速度减少了9.5倍。

通过流行和通用的计算机视觉挑战来判断，如想象成或帕斯卡VOC，神经网络已经证明是在识别任务中特别准确。然而，最先进的准确性通常以高计算价格出现，需要硬件加速来实现实时性能，而使用案例（例如智能城市）需要实时分析固定摄像机的图像。由于网络带宽的数量，这些流将生成，我们不能依赖于卸载计算到集中云。因此，预期分布式边缘云将在本地处理图像。但是，边缘是由性质资源约束的，这给了可以执行的计算复杂性限制。然而，需要边缘与准确的实时视频分析之间的会面点。专用轻量级型号在每相机基础上可能有所帮助，但由于相机的数量增长，除非该过程是自动的，否则它很快就会变得不可行。在本文中，我们展示并评估COVA（上下文优化的视频分析），这是一个框架，可以帮助在边缘相机中自动专用模型专业化。 COVA通过专业化自动提高轻质模型的准确性。此外，我们讨论和审查过程中涉及的每个步骤，以了解每个人所带来的不同权衡。此外，我们展示了静态相机的唯一假设如何使我们能够制定一系列考虑因素，这大大简化了问题的范围。最后，实验表明，最先进的模型，即能够概括到看不见的环境，可以有效地用作教师以以恒定的计算成本提高较小网络的教师，提高精度。结果表明，我们的COVA可以平均提高预先训练的型号的准确性，平均为21％。

While recent years have witnessed astonishing improvements in visual tracking robustness, the advancements in tracking accuracy have been limited. As the focus has been directed towards the development of powerful classifiers, the problem of accurate target state estimation has been largely overlooked. In fact, most trackers resort to a simple multi-scale search in order to estimate the target bounding box. We argue that this approach is fundamentally limited since target estimation is a complex task, requiring highlevel knowledge about the object.We address this problem by proposing a novel tracking architecture, consisting of dedicated target estimation and classification components. High level knowledge is incorporated into the target estimation through extensive offline learning. Our target estimation component is trained to predict the overlap between the target object and an estimated bounding box. By carefully integrating target-specific information, our approach achieves previously unseen bounding box accuracy. We further introduce a classification component that is trained online to guarantee high discriminative power in the presence of distractors. Our final tracking framework sets a new state-of-the-art on five challenging benchmarks. On the new large-scale Track-ingNet dataset, our tracker ATOM achieves a relative gain of 15% over the previous best approach, while running at over 30 FPS. Code and models are available at https: //github.com/visionml/pytracking.

准确且强大的视觉对象跟踪是最具挑战性和最基本的计算机视觉问题之一。它需要在图像序列中估计目标的轨迹，仅给出其初始位置和分段，或者在边界框的形式中粗略近似。判别相关滤波器（DCF）和深度暹罗网络（SNS）被出现为主导跟踪范式，这导致了重大进展。在过去十年的视觉对象跟踪快速演变之后，该调查介绍了90多个DCFS和暹罗跟踪器的系统和彻底审查，基于九个跟踪基准。首先，我们介绍了DCF和暹罗跟踪核心配方的背景理论。然后，我们在这些跟踪范式中区分和全面地审查共享以及具体的开放研究挑战。此外，我们彻底分析了DCF和暹罗跟踪器对九个基准的性能，涵盖了视觉跟踪的不同实验方面：数据集，评估度量，性能和速度比较。通过提出根据我们的分析提出尊重开放挑战的建议和建议来完成调查。

深神经网络（DNNS）在各种机器学习（ML）应用程序中取得了巨大成功，在计算机视觉，自然语言处理和虚拟现实等中提供了高质量的推理解决方案。但是，基于DNN的ML应用程序也带来计算和存储要求的增加了很多，对于具有有限的计算/存储资源，紧张的功率预算和较小形式的嵌入式系统而言，这尤其具有挑战性。挑战还来自各种特定应用的要求，包括实时响应，高通量性能和可靠的推理准确性。为了应对这些挑战，我们介绍了一系列有效的设计方法，包括有效的ML模型设计，定制的硬件加速器设计以及硬件/软件共同设计策略，以启用嵌入式系统上有效的ML应用程序。

Maintaining the identity of multiple objects in real-time video is a challenging task, as it is not always feasible to run a detector on every frame. Thus, motion estimation systems are often employed, which either do not scale well with the number of targets or produce features with limited semantic information. To solve the aforementioned problems and allow the tracking of dozens of arbitrary objects in real-time, we propose SiamMOTION. SiamMOTION includes a novel proposal engine that produces quality features through an attention mechanism and a region-of-interest extractor fed by an inertia module and powered by a feature pyramid network. Finally, the extracted tensors enter a comparison head that efficiently matches pairs of exemplars and search areas, generating quality predictions via a pairwise depthwise region proposal network and a multi-object penalization module. SiamMOTION has been validated on five public benchmarks, achieving leading performance against current state-of-the-art trackers. Code available at: https://github.com/lorenzovaquero/SiamMOTION

自治机器人目前是最受欢迎的人工智能问题之一，在过去十年中，从自动驾驶汽车和人形系统到交付机器人和无人机，这是一项最受欢迎的智能问题。部分问题是获得一个机器人，以模仿人类的感知，我们的视觉感，用诸如神经网络等数学模型用相机和大脑的眼睛替换眼睛。开发一个能够在没有人为干预的情况下驾驶汽车的AI和一个小型机器人在城市中递送包裹可能看起来像不同的问题，因此来自感知和视觉的观点来看，这两个问题都有几种相似之处。我们目前的主要解决方案通过使用计算机视觉技术，机器学习和各种算法来实现对环境感知的关注，使机器人理解环境或场景，移动，调整其轨迹并执行其任务（维护，探索，等。）无需人为干预。在这项工作中，我们从头开始开发一个小型自动车辆，能够仅使用视觉信息理解场景，通过工业环境导航，检测人员和障碍，或执行简单的维护任务。我们审查了基本问题的最先进问题，并证明了小规模采用的许多方法类似于来自特斯拉或Lyft等公司的真正自动驾驶汽车中使用的方法。最后，我们讨论了当前的机器人和自主驾驶状态以及我们在这一领域找到的技术和道德限制。

The last decade witnessed increasingly rapid progress in self-driving vehicle technology, mainly backed up by advances in the area of deep learning and artificial intelligence. The objective of this paper is to survey the current state-of-the-art on deep learning technologies used in autonomous driving. We start by presenting AI-based self-driving architectures, convolutional and recurrent neural networks, as well as the deep reinforcement learning paradigm. These methodologies form a base for the surveyed driving scene perception, path planning, behavior arbitration and motion control algorithms. We investigate both the modular perception-planning-action pipeline, where each module is built using deep learning methods, as well as End2End systems, which directly map sensory information to steering commands. Additionally, we tackle current challenges encountered in designing AI architectures for autonomous driving, such as their safety, training data sources and computational hardware. The comparison presented in this survey helps to gain insight into the strengths and limitations of deep learning and AI approaches for autonomous driving and assist with design choices. 1

The term ``neuromorphic'' refers to systems that are closely resembling the architecture and/or the dynamics of biological neural networks. Typical examples are novel computer chips designed to mimic the architecture of a biological brain, or sensors that get inspiration from, e.g., the visual or olfactory systems in insects and mammals to acquire information about the environment. This approach is not without ambition as it promises to enable engineered devices able to reproduce the level of performance observed in biological organisms -- the main immediate advantage being the efficient use of scarce resources, which translates into low power requirements. The emphasis on low power and energy efficiency of neuromorphic devices is a perfect match for space applications. Spacecraft -- especially miniaturized ones -- have strict energy constraints as they need to operate in an environment which is scarce with resources and extremely hostile. In this work we present an overview of early attempts made to study a neuromorphic approach in a space context at the European Space Agency's (ESA) Advanced Concepts Team (ACT).

现代生活是由连接到互联网的电子设备驱动的。新兴研究领域的新兴研究领域（IoT）已变得流行，就像连接设备数量稳定增加一样 - 现在超过500亿。由于这些设备中的许多用于执行\ gls*{cv}任务，因此必须了解其针对性能的功耗。我们在执行对象分类时报告了NVIDIA JETSON NANO板的功耗概况和分析。作者对使用Yolov5模型进行了有关每帧功耗和每秒（FPS）帧输出的广泛分析。结果表明，Yolov5N在吞吐量（即12.34 fps）和低功耗（即0.154 MWH/Frafe）方面优于其他Yolov5变体。

深神网络的对象探测器正在不断发展，并用于多种应用程序，每个应用程序都有自己的要求集。尽管关键安全应用需要高准确性和可靠性，但低延迟任务需要资源和节能网络。不断提出了实时探测器，在高影响现实世界中是必需的，但是它们过分强调了准确性和速度的提高，而其他功能（例如多功能性，鲁棒性，资源和能源效率）则被省略。现有网络的参考基准不存在，设计新网络的标准评估指南也不存在，从而导致比较模棱两可和不一致的比较。因此，我们对广泛的数据集进行了多个实时探测器（基于锚点，关键器和变压器）的全面研究，并报告了一系列广泛指标的结果。我们还研究了变量，例如图像大小，锚固尺寸，置信阈值和架构层对整体性能的影响。我们分析了检测网络的鲁棒性，以防止分配变化，自然腐败和对抗性攻击。此外，我们提供了校准分析来评估预测的可靠性。最后，为了强调现实世界的影响，我们对自动驾驶和医疗保健应用进行了两个独特的案例研究。为了进一步衡量关键实时应用程序中网络的能力，我们报告了在Edge设备上部署检测网络后的性能。我们广泛的实证研究可以作为工业界对现有网络做出明智选择的指南。我们还希望激发研究社区的设计和评估网络的新方向，该网络着重于更大而整体的概述，以实现深远的影响。