Event-based vision sensors produce asynchronous event streams with high temporal resolution based on changes in the visual scene. The properties of these sensors allow for accurate and fast calculation of optical flow as events are generated. Existing solutions for calculating optical flow from event data either fail to capture the true direction of motion due to the aperture problem, do not use the high temporal resolution of the sensor, or are too computationally expensive to be run in real time on embedded platforms. In this research, we first present a faster version of our previous algorithm, ARMS (Aperture Robust Multi-Scale flow). The new optimized software version (fARMS) significantly improves throughput on a traditional CPU. Further, we present hARMS, a hardware realization of the fARMS algorithm allowing for real-time computation of true flow on low-power, embedded platforms. The proposed hARMS architecture targets hybrid system-on-chip devices and was designed to maximize configurability and throughput. The hardware architecture and fARMS algorithm were developed with asynchronous neuromorphic processing in mind, abandoning the common use of an event frame and instead operating using only a small history of relevant events, allowing latency to scale independently of the sensor resolution. This change in processing paradigm improved the estimation of flow directions by up to 73% compared to the existing method and yielded a demonstrated hARMS throughput of up to 1.21 Mevent/s on the benchmark configuration selected. This throughput enables real-time performance and makes it the fastest known realization of aperture-robust, event-based optical flow to date.


翻译:以事件为基础的视觉传感器根据视觉场景的变化产生不同步的事件流,具有高时间分辨率。 这些传感器的特性允许随着事件产生,精确和快速地计算光流的光流。 从事件数据计算光流的现有解决方案要么由于孔径问题不能捕捉运动的真实方向,不使用传感器的高时间分辨率,或者在计算上过于昂贵,无法在嵌入平台上实时运行。在这项研究中,我们首先展示了我们先前算法的更快版本,即 ARMS (Aperture Robust Mulation-Mulation 流)。 新的优化软件版本(fARMS) 大大改进了传统 CPU的吞吐量。 此外,我们展示了 HARMS, FARMS 算法的硬件实现使得能够实时计算在低功率、嵌入平台上的真实流动方向,或者过于昂贵,无法在嵌入平台上运行混合的系统- 21 和吞吐量。 硬件结构和FARMS 算法是随着神经同步的处理而开发的, 放弃对事件源流流流流流流的通用使用, 将事件框架- 将运行到当前流流流流流到流流到流到流流到流流到当前,仅通过历史的流到流到流到当前。

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