Detekce a analýza periodických pohybů s využitím event kamery

Abstract

Tato práce představuje novou metodu měření vlastností periodických jevů (např. rotace, blikání a vibrací) pomocí event kamery, což je zařízení asynchronně zaznamenávající změny jasu (eventy) na nezávisle pracujících pixelech s vysokým časovým rozlišením. Náš přístup předpokládá, že pro rychlý periodický jev je v určitém časoprostorovém okně generován velmi podobný soubor eventů s časovým rozdílem odpovídajícím periodě jevu. Soubory podobných eventů jsou detekovány pomocí 3D časoprostorové korelace v prostoru eventů. Navržená metoda je testována na 12 sekvencích periodických jevů (tj. blikající světlo a vibrace) a periodických pohybů (např. rotace) v rozsahu 3,2 – 2000Hz (což odpovídá 192 až 120 000 ot/min). Naše metoda dosahuje výrazně nižší průměrné relativní chyby 0,172%, oproti 32,252% chybě jediné dostupné metody.

This work presents a novel method for measuring properties of periodic phenomena (e.g., rotation, flicker and vibration) using an event camera, a device asynchronously reporting brightness changes at independently operating pixels with high temporal resolution. Our approach assumes that for a fast periodic phenomenon, a highly similar set of events is generated within a specific spatio-temporal window at a time difference corresponding to the phenomenon’s period. The sets of similar events are detected by 3D spatio-temporal correlation in the event stream space. The proposed method is evaluated on 12 sequences of periodic phenomena (i.e. flashing light and vibration) and periodic motion (e.g., rotation) ranging from 3.2Hz (equivalent to 192 RPM) up to 2000Hz (equivalent to 120 000 RPM). The proposed method sets the new state-of-the-art in the measurement of periodic phenomena by achieving a mean relative error of 0.172%, which is significantly lower than the mean relative error of 32.252% achieved by the baseline method.