Event-based vision

Event-based vision 论文阅读笔记

一下内容仅仅是记录自己的论文阅读。

一、Event-based Vision: A Survey

该论文属于综述性文章,对基于事件视觉做了全面的阐述。论文主要介绍了事件相机的原理及事件的处理等等。

1.事件相机的原理

异步的监察每个像素感知器的亮度变化情况,从而产生一个事件,多个像素的变化就产生了事件流。(DVS128、DAVIS240、ATIS等),输出事件格式为AER格式
在这里插入图片描述

2.事件相机与传统相机的区别

优点:
1)高时间分辨率:能够更快的捕捉亮度的变化,从而不会像传统相机那样产生运动模糊。
2)低延迟:APS相机成像都是按照固定的频率,一般1s/30fps,而事件相机的频率在1kHZ。
3)低能耗:由于事件相机是异步的对每个像素点进行监测,只有当强度变化超过预设阈值时才会产生事件流。故在无运动发生时将会一直处于待机状态。
4)高动态范围:事件相机能够在更大的动态范围内对运动做出响应(120dBvs60dB)。
5)低冗余:只输出动态变化信号,其背景等信息不会输出,故相比APS数据少了很多冗余数据。

在这里插入图片描述

3.事件的表示方式

1)一维:将事件作为一个一个单独的脉冲序列进行处理(event-by-event),常采用基于概率模型的处理方式或SNN(脉冲神经网络进行处理)。
2)二维:二维的表示方式也是最常用的方式,因为它可以与我们传统的方式就行模型的学习。常用的处理方式有:堆积成帧(按事件个数、按时间间隔)、Time-Surface(时间平面)、Grid(随机采样生成图)。
3)三维:直接将T作为三维轴,然后使用PointNet等直接进行特征学习。

应用

由于时间相机只是一种样本的获取方式,所以只要对事件进行合理的处理,其可以应用到APS所能应用的所有的应用中。例如:目标检测、目标跟踪、姿态估计等。

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### 事件视觉技术原理 事件视觉(Event-based Vision)是一种基于异步传感器的新型视觉感知方式,其核心在于利用事件相机(Event Camera)捕捉场景中的动态变化。与传统的帧式相机不同,事件相机以像素级的异步方式响应光照变化,并生成所谓的“事件流”数据。这种事件流由一系列时间戳标记的像素级亮度变化事件组成,而不是完整的图像帧。 事件相机的基本工作原理是基于像素的独立响应机制。每个像素独立检测光照强度的变化,当变化超过预设阈值时,该像素会生成一个事件。这些事件包含位置、时间戳以及亮度变化的极性(正或负)。由于事件相机仅在发生变化时产生数据,因此具有高时间分辨率、低延迟和高动态范围的特点[^5]。 事件相机的典型类型包括动态视觉传感器(DVS)、基于异步时间的图像传感器(ATIS)和动态主动像素视觉传感器(DAVIS)。DVS是最早发展的事件相机,仅记录亮度变化事件;ATIS增加了灰度信息捕获能力;DAVIS则结合了DVS和传统有源像素传感器(APS)的功能,可以同时输出事件流和标准图像帧。 ### 应用领域 事件视觉技术因其独特的数据采集方式,在多个领域展现出显著优势。 1. **高速运动捕捉**:事件相机具有微秒级的时间分辨率,适用于捕捉高速运动物体,如机器人运动控制、高速视觉反馈系统等[^1]。 2. **低延迟视觉系统**:事件流的异步特性使其在需要实时响应的应用中表现出色,例如自动驾驶中的障碍物检测、无人机导航等[^2]。 3. **高动态范围成像**:事件相机的动态范围可达120dB以上,远高于传统相机,因此在光照变化剧烈的环境中(如户外自动驾驶)具有明显优势。 4. **机器人视觉与SLAM**:事件视觉与SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,同步定位与地图构建)结合,可提升机器人在动态环境中的感知能力,实现更精确的定位与建图[^2]。 5. **生物启发视觉系统**:事件相机的设计灵感来源于生物视觉系统,其异步响应机制与人眼视网膜相似,因此在类脑计算、神经形态视觉系统中也有广泛应用[^1]。 此外,事件视觉技术还在视频监控、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)等方向展现出潜力。例如,通过事件流分析可以实现更高效的视频压缩与传输,提升AR/VR设备的交互响应速度[^4]。 ### 示例代码:事件流可视化 以下是一个简单的Python代码示例,用于读取并可视化事件流数据: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 模拟事件流数据(x, y, t, polarity) events = np.random.randint(0, 255, (1000, 4)) events[:, 3] = np.random.choice([-1, 1], size=1000) # 可视化事件流 plt.figure(figsize=(10, 8)) for x, y, t, p in events: color = 'r' if p == 1 else 'b' plt.plot(x, y, color + 'o', markersize=2) plt.title('Event Stream Visualization') plt.xlabel('X Position') plt.ylabel('Y Position') plt.grid(True) plt.show() ``` 该代码生成了模拟的事件流数据,并根据事件的极性(正或负)使用不同颜色进行可视化。 ---
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