High-speed machine vision is increasing its importance in both scientific and technological applications. Neuro-inspired photonic computing is a promising approach to speed-up machine vision processing with ultralow latency. However, the processing rate is fundamentally limited by the low frame rate of image sensors, typically operating at tens of hertz. Here, we propose an image-sensor-free machine vision framework, which optically processes real-world visual information with only a single input channel, based on a random temporal encoding technique. This approach allows for compressive acquisitions of visual information with a single channel at gigahertz rates, outperforming conventional approaches, and enables its direct photonic processing using a photonic reservoir computer in a time domain. We experimentally demonstrate that the proposed approach is capable of high-speed image recognition and anomaly detection, and furthermore, it can be used for high-speed imaging. The proposed approach is multipurpose and can be extended for a wide range of applications, including tracking, controlling, and capturing sub-nanosecond phenomena.


翻译:高速度机器的视觉在科学和技术应用中都越来越重要。内罗启发光度计算是极低延迟加速机器视觉处理的一个很有希望的方法。然而,处理率基本上受图像传感器低框架率的限制,通常在数十赫兹运行。在这里,我们提议一个无图像传感器的机器视觉框架,光学处理现实世界的视觉信息,只有单一输入频道,以随机时间编码技术为基础。这个方法允许压缩获取视觉信息,以一个频道以千兆赫速率进行,优于常规方法,并允许在时间范围内使用光度储油层计算机进行直接光度处理。我们实验性地证明,拟议方法能够高速图像识别和异常检测,还可以用于高速成像。拟议方法具有多种用途,可以用于广泛的应用,包括跟踪、控制和捕捉次纳诺秒现象。

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