This paper proposes the use of an event camera as a component of a vision system that enables counting of fast-moving objects - in this case, falling corn grains. These type of cameras transmit information about the change in brightness of individual pixels and are characterised by low latency, no motion blur, correct operation in different lighting conditions, as well as very low power consumption. The proposed counting algorithm processes events in real time. The operation of the solution was demonstrated on a stand consisting of a chute with a vibrating feeder, which allowed the number of grains falling to be adjusted. The objective of the control system with a PID controller was to maintain a constant average number of falling objects. The proposed solution was subjected to a series of tests to determine the correctness of the developed method operation. On their basis, the validity of using an event camera to count small, fast-moving objects and the associated wide range of potential industrial applications can be confirmed.
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近年来,事件摄像机(DVS - 动态视觉传感器)已在视觉系统中用作传统摄像机的替代或补充。它们的特征是高动态范围,高时间分辨率,低潜伏期和在有限的照明条件下可靠的性能 - 在高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自动驾驶汽车的背景下,参数尤为重要。在这项工作中,我们测试这些相当新颖的传感器是否可以应用于流行的交通标志检测任务。为此,我们分析事件数据的不同表示:事件框架,事件频率和指数衰减的时间表面,并使用称为FireNet的深神经网络应用视频框架重建。我们将深度卷积神经网络Yolov4用作检测器。对于特定表示,我们获得了86.9-88.9%map@0.5的检测准确性。使用融合所考虑的表示形式的使用使我们能够获得更高准确性的检测器89.9%map@0.5。相比之下,用Firenet重建的框架的检测器的特征是52.67%map@0.5。获得的结果说明了汽车应用中事件摄像机的潜力,无论是独立传感器还是与典型的基于框架的摄像机密切合作。
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神经形态视觉是一个快速增长的领域,在自动驾驶汽车的感知系统中有许多应用。不幸的是,由于传感器的工作原理,事件流中有很大的噪声。在本文中,我们提出了一种基于IIR滤波器矩阵的新算法,用于过滤此类噪声和硬件体系结构,该算法允许使用SOC FPGA加速。我们的方法具有非常好的过滤效率,无法相关噪声 - 删除了超过99%的嘈杂事件。已经对几个事件数据集进行了测试,并增加了随机噪声。我们设计了硬件体系结构,以减少FPGA内部BRAM资源的利用。这使得每秒的潜伏期非常低,最多可达3858元MERP的事件。在模拟和Xilinx Zynx Zynx Ultrascale+ MPSOC+ MPSOC芯片上,拟议的硬件体系结构在Mercury+ XU9模块上进行了验证。
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This paper presents a method for detection and recognition of traffic signs based on information extracted from an event camera. The solution used a FireNet deep convolutional neural network to reconstruct events into greyscale frames. Two YOLOv4 network models were trained, one based on greyscale images and the other on colour images. The best result was achieved for the model trained on the basis of greyscale images, achieving an efficiency of 87.03%.
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这项工作介绍了使用常规摄像头和事件摄像机的多动画视觉数据获取的共同捕获系统。事件摄像机比基于框架的相机具有多个优势,例如高时间分辨率和时间冗余抑制,这使我们能够有效捕获鱼类的快速和不稳定的运动。此外,我们提出了一种基于事件的多动物跟踪算法,该算法证明了该方法的可行性,并为进一步探索事件摄像机和传统摄像机的多动物跟踪的优势提供了基础。
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本文的目的是描述一种在实时反馈中检测滑动和接触力的方法。在这种新颖的方法中,戴维斯相机由于其快速处理速度和高分辨率而被用作视觉触觉传感器。在具有不同形状,尺寸,重量和材料的四个物体上进行两百实验,以比较Baxter机器人夹持器的精度和响应以避免滑动。通过使用力敏感电阻(FSR402)验证了先进的方法。使用Davis Camera捕获的事件通过特定算法处理,以向允许其检测滑动的Baxter Robot提供反馈。
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自动检测飞行无人机是一个关键问题,其存在(特别是未经授权)可以造成风险的情况或损害安全性。在这里,我们设计和评估了多传感器无人机检测系统。结合常见的摄像机和麦克风传感器,我们探索了热红外摄像机的使用,指出是一种可行且有希望的解决方案,在相关文献中几乎没有解决。我们的解决方案还集成了鱼眼相机,以监视天空的更大部分,并将其他摄像机转向感兴趣的对象。传感溶液与ADS-B接收器,GPS接收器和雷达模块相辅相成,尽管由于其有限的检测范围,后者未包含在我们的最终部署中。即使此处使用的摄像机的分辨率较低,热摄像机也被证明是与摄像机一样好的可行解决方案。我们作品的另外两个新颖性是创建一个新的公共数据集的多传感器注释数据,该数据与现有的类别相比扩大了类的数量,以及对探测器性能的研究作为传感器到传感器的函数的研究目标距离。还探索了传感器融合,表明可以以这种方式使系统更强大,从而减轻对单个传感器的虚假检测
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Event-based vision has been rapidly growing in recent years justified by the unique characteristics it presents such as its high temporal resolutions (~1us), high dynamic range (>120dB), and output latency of only a few microseconds. This work further explores a hybrid, multi-modal, approach for object detection and tracking that leverages state-of-the-art frame-based detectors complemented by hand-crafted event-based methods to improve the overall tracking performance with minimal computational overhead. The methods presented include event-based bounding box (BB) refinement that improves the precision of the resulting BBs, as well as a continuous event-based object detection method, to recover missed detections and generate inter-frame detections that enable a high-temporal-resolution tracking output. The advantages of these methods are quantitatively verified by an ablation study using the higher order tracking accuracy (HOTA) metric. Results show significant performance gains resembled by an improvement in the HOTA from 56.6%, using only frames, to 64.1% and 64.9%, for the event and edge-based mask configurations combined with the two methods proposed, at the baseline framerate of 24Hz. Likewise, incorporating these methods with the same configurations has improved HOTA from 52.5% to 63.1%, and from 51.3% to 60.2% at the high-temporal-resolution tracking rate of 384Hz. Finally, a validation experiment is conducted to analyze the real-world single-object tracking performance using high-speed LiDAR. Empirical evidence shows that our approaches provide significant advantages compared to using frame-based object detectors at the baseline framerate of 24Hz and higher tracking rates of up to 500Hz.
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计算机视觉在智能运输系统(ITS)和交通监视中发挥了重要作用。除了快速增长的自动化车辆和拥挤的城市外,通过实施深层神经网络的实施,可以使用视频监视基础架构进行自动和高级交通管理系统(ATM)。在这项研究中,我们为实时交通监控提供了一个实用的平台,包括3D车辆/行人检测,速度检测,轨迹估算,拥塞检测以及监视车辆和行人的相互作用,都使用单个CCTV交通摄像头。我们适应了定制的Yolov5深神经网络模型,用于车辆/行人检测和增强的排序跟踪算法。还开发了基于混合卫星的基于混合卫星的逆透视图(SG-IPM)方法,用于摄像机自动校准,从而导致准确的3D对象检测和可视化。我们还根据短期和长期的时间视频数据流开发了层次结构的交通建模解决方案,以了解脆弱道路使用者的交通流量,瓶颈和危险景点。关于现实世界情景和与最先进的比较的几项实验是使用各种交通监控数据集进行的,包括从高速公路,交叉路口和城市地区收集的MIO-TCD,UA-DETRAC和GRAM-RTM,在不同的照明和城市地区天气状况。
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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.
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我们提出了一种基于事件的降雪算法,称为EBSNOR。我们开发了一种技术,可以使用基于事件的相机数据来测量像素上雪花的停留时间,该数据用于进行Neyman-Pearson假设测试,以将事件流分为雪花和背景事件。在一个名为udayton22ebsnow的新数据集上验证了拟议的EBSNOR的有效性,该数据集由前面事件的摄像机组成,该相机在汽车中驾驶雪中,并在周围车辆周围手动注释的边界盒。在定性上,Ebsnor正确地标识了与雪花相对应的事件;并且在定量上,EBSNOR预处理的事件数据改善了基于事件的CAR检测算法的性能。
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Insects are the most important global pollinator of crops and play a key role in maintaining the sustainability of natural ecosystems. Insect pollination monitoring and management are therefore essential for improving crop production and food security. Computer vision facilitated pollinator monitoring can intensify data collection over what is feasible using manual approaches. The new data it generates may provide a detailed understanding of insect distributions and facilitate fine-grained analysis sufficient to predict their pollination efficacy and underpin precision pollination. Current computer vision facilitated insect tracking in complex outdoor environments is restricted in spatial coverage and often constrained to a single insect species. This limits its relevance to agriculture. Therefore, in this article we introduce a novel system to facilitate markerless data capture for insect counting, insect motion tracking, behaviour analysis and pollination prediction across large agricultural areas. Our system is comprised of edge computing multi-point video recording, offline automated multispecies insect counting, tracking and behavioural analysis. We implement and test our system on a commercial berry farm to demonstrate its capabilities. Our system successfully tracked four insect varieties, at nine monitoring stations within polytunnels, obtaining an F-score above 0.8 for each variety. The system enabled calculation of key metrics to assess the relative pollination impact of each insect variety. With this technological advancement, detailed, ongoing data collection for precision pollination becomes achievable. This is important to inform growers and apiarists managing crop pollination, as it allows data-driven decisions to be made to improve food production and food security.
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本文介绍了在异质SOC FPGA计算平台上实施的无人机(UAV)控制算法的硬件(HIL)模拟系统。使用了在PC上运行的Airsim模拟器和带有来自AMD Xilinx的Zynq Soc芯片的Arty Z7开发板。通信是通过串行USB链接进行的。选择了在特殊标记的着陆条上自动着陆的申请作为案例研究。在Zynq SoC平台上实施了着陆点检测算法。这样可以实时处理1280 x 720 @ 60 fps视频流。执行的测试表明,该系统正常工作,并且没有可能对控制的稳定性产生负面影响。所提出的概念的特征是相对简单和实施成本较低。同时,它可以应用于在嵌入式平台上实现的无人机测试各种类型的高级感知和控制算法。我们提供在GitHub上开发的代码,该代码包括在PC上运行的Python脚本和在Arty Z7上运行的C代码。
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基于事件的视觉传感器基于视觉场景的变化产生具有高时间分辨率的异步事件流。随着事件的生成,这些传感器的特性允许精确快速地计算光学流量。对于从事件数据计算光学流的现有解决方案未能由于孔径问题而无法捕获真正的运动方向,请勿使用传感器的高时间分辨率,或者在嵌入式平台上实时运行太昂贵。在这项研究中,我们首先提供了我们之前的算法,武器(光圈稳健的多尺度流)的更快版本。新的优化软件版本(农场)显着提高了传统CPU的吞吐量。此外,我们呈现危害,一种农场算法的硬件实现,允许实时计算低功耗,嵌入式平台上的真实流量。建议的危害架构针对混合系统的片上器件,旨在最大限度地提高可配置性和吞吐量。硬件架构和农场算法是用异步的神经形态处理而开发的,放弃了事件帧的常用使用,而是仅使用不同事件的小历史运行,允许独立于传感器分辨率进行缩放。与现有方法相比,处理范例的这种变化将流量方向的估计变为高达73%,并在选择的基准配置上显示出危害最高为1.21 Mevent / s的危害。此吞吐量使实时性能能够实现迄今为止迄今为止最快速的基于活动的事件的光流的实现。
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事件摄像机可产生大型动态范围事件流,并具有很高的时间分辨率,可丢弃冗余视觉信息,从而为对象检测任务带来新的可能性。但是,将事件摄像机应用于使用深度学习方法对象检测任务的现有方法仍然存在许多问题。首先,由于全局同步时间窗口和时间分辨率,现有方法无法考虑具有不同速度的对象。其次,大多数现有方法都依赖于大型参数神经网络,这意味着较大的计算负担和低推理速度,因此与事件流的高时间分辨率相反。在我们的工作中,我们设计了一种使用简单但有效的数据增强方法的高速轻质检测器,称为敏捷事件检测器(AED)。此外,我们提出了一个称为“时间主动焦点(TAF)”的事件流表示张量,该量子充分利用了事件流数据的异步生成,并且对移动对象的运动非常强大。它也可以在不耗时的情况下构造。我们进一步提出了一个称为分叉折叠模块(BFM)的模块,以在AED检测器的输入层的TAF张量中提取丰富的时间信息。我们对两个典型的实体事件摄像机对象检测数据集进行了实验:完整的预言GEN1汽车检测数据集和预言1 Megapixel Automotive检测数据集,带有部分注释。实验表明,我们的方法在准确性,速度和参数数量方面具有竞争力。同样,通过基于光流密度度量的对象将对象分类为多个运动级别,我们说明了相对于摄像机具有不同速度的对象的方法的鲁棒性。
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现代目光跟踪系统中的相机具有基本的带宽和功率限制,实际上将数据采集速度限制为300 Hz。这会阻碍使用移动眼镜手术器的使用,例如低潜伏期预测性渲染,或者在野外使用头部安装的设备来快速而微妙的眼动运动,例如微扫视。在这里,我们提出了一个基于混合框架的近眼凝视跟踪系统,可提供超过10,000 Hz的更新速率,其准确性与在相同条件下评估时相匹配的高端台式机商业跟踪器。我们的系统建立在新兴事件摄像机的基础上,该摄像头同时获得定期采样框架和自适应采样事件。我们开发了一种在线2D学生拟合方法,该方法每一个或几个事件都会更新参数模型。此外,我们提出了一个多项式回归器,用于实时估算参数学生模型的凝视点。使用第一个基于事件的凝视数据集,可在https://github.com/aangelopoulos/event_based_gaze_tracking上获得,我们证明我们的系统可实现0.45度 - 1.75度的准确度,用于从45度到98度的视野。借助这项技术,我们希望能够为虚拟和增强现实提供新一代的超低延迟凝视呈现和展示技术。
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纳米大小的无人机具有探索未知和复杂环境的巨大潜力。它们的尺寸很小,使它们敏捷且安全地靠近人类,并使他们能够穿过狭窄的空间。但是,它们的尺寸很小和有效载荷限制了板载计算和传感的可能性,从而使完全自主的飞行极具挑战性。迈向完全自主权的第一步是可靠的避免障碍,这在通用的室内环境中被证明在技术上具有挑战性。当前的方法利用基于视觉或一维传感器来支持纳米无人机感知算法。这项工作为基于新颖的毫米尺寸64像素多区域飞行时间(TOF)传感器和通用的无模型控制策略提供了轻巧的避免障碍系统。报告的现场测试基于Crazyflie 2.1,该测试由定制的多区TOF甲板扩展,总质量为35克。该算法仅使用0.3%的车载处理能力(210US执行时间),帧速率为15fps,为许多未来应用提供了绝佳的基础。运行提出的感知系统(包括抬起和操作传感器)所需的总无人机功率不到10%。在通用且以前未开发的室内环境中,提出的自动纳米大小无人机以0.5m/s的速度达到100%可靠性。所提出的系统释放出具有广泛数据集的开源,包括TOF和灰度摄像头数据,并与运动捕获中的无人机位置地面真相结合在一起。
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Visual object tracking under challenging conditions of motion and light can be hindered by the capabilities of conventional cameras, prone to producing images with motion blur. Event cameras are novel sensors suited to robustly perform vision tasks under these conditions. However, due to the nature of their output, applying them to object detection and tracking is non-trivial. In this work, we propose a framework to take advantage of both event cameras and off-the-shelf deep learning for object tracking. We show that reconstructing event data into intensity frames improves the tracking performance in conditions under which conventional cameras fail to provide acceptable results.
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该制造业目前目前目睹了与工业机器人前所未有的采用的范式转变,机器愿景是一种关键的感知技术,使这些机器人能够在非结构化环境中进行精确的操作。然而,传统视觉传感器对照明条件和高速运动的灵敏度为生产线的可靠性和工作速率设定了限制。神经形态视觉是最近的技术,有可能解决传统视觉的挑战,其具有高颞率,低延迟和宽动态范围。在本文中,我们首次提出了一种新型神经形态视觉的基于峰值的控制器,用于更快,更可靠的加工操作,并具有能够进行具有亚毫米精度的钻井任务的完整机器人系统。我们所提出的系统使用我们专为神经形态摄像机的异步输出开发的两种感知阶段为3D定位了目标工件。第一阶段执行用于初始估计工件的姿势的多视图重建,并且第二阶段使用圆孔检测对工件的局部区域进行这种估计。然后,机器人精确地定位钻孔末端执行器并使用基于组合的位置和基于图像的视觉伺服方法钻取工件上的目标孔。所提出的解决方案是通过实验验证的用于在具有不受控制的照明的非结构环境中任意地放置的工件上的工件上钻出螺母孔。实验结果证明了我们的溶液的有效性小于0.1mm的平均位置误差,并证明了神经形态视觉的使用克服了传统相机的照明和速度限制。
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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%。
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