Más allá de la frecuencia de imagen

¡Sin imágenes! Sólo cambios

Mientras que los sensores basados en imágenes siempre transmiten la cantidad completa de datos de toda la superficie del sensor a intervalos regulares, una cámara basada en eventos a menudo sólo genera una cantidad muy pequeña de datos en el mismo periodo de tiempo. Esto significa que los desarrolladores de aplicaciones no tienen que elegir entre altas frecuencias de cuadro y grandes cantidades de datos redundantes para capturar con precisión los eventos rápidos. Esto se debe a que la cantidad de datos generados por las cámaras EVS depende de la actividad en el campo de visión y se adapta automáticamente si cambian las condiciones de la escena. A diferencia de los sensores basados en imágenes con una frecuencia de imagen fija, los píxeles EVS sólo transmiten información y generan tráfico de datos cuando se producen cambios en el campo de visión.

(In)nitidez del movimiento

Debido a su tecnología, los sensores convencionales pueden producir desenfoque de movimiento durante los movimientos rápidos. Se produce cuando los límites de contraste (debidos, por ejemplo, a los bordes de los objetos) se desplazan por varios píxeles vecinos mientras se exponen. Cada píxel capta la luz procedente de distintas posiciones del objeto en movimiento. Cuanto más rápido sea el movimiento o más largo el tiempo de exposición, más difícil será obtener una imagen nítida y sin distorsiones. En cambio, los píxeles EVS analizan continuamente la luz incidente y sólo registran el aumento o la disminución de la cantidad de luz en un comparador. Si supera los valores umbral establecidos, generan eventos de cambio a ON u OFF con una precisión temporal de alrededor de un microsegundo. Incluso los movimientos más rápidos se escanean píxel a píxel mediante la tecnología EVS. Esto crea una secuencia de alta resolución (stream) de eventos de píxeles independientes que describen una trayectoria de movimiento sin ningún desenfoque de movimiento.

El tiempo como información

Gracias a la precisión de microsegundos de la marca de tiempo y la posición de cada píxel, surgen posibilidades de aplicación completamente nuevas. Los eventos de cambio ya contienen información valiosa de la que puede derivarse otra información importante. Las cámaras convencionales con una frecuencia de imagen fija no pueden captarlos debido a su frecuencia de muestreo constante o se pierden en una gran cantidad de datos redundantes debido al tipo de salida.

Los datos de eventos para crear grabaciones a cámara lenta ofrecen una interesante opción de análisis. Al acumular los eventos de píxeles capturados en una cuadrícula temporal y generar imágenes completas del sensor a partir de ellos, se crean vídeos a cámara lenta con un "tiempo de exposición" variable. La velocidad de reproducción varía en función del tiempo de acumulación seleccionado y de la frecuencia de imagen de la pantalla. Va desde el tiempo real (cámara superlenta con un fotograma por evento) a la velocidad de movimiento real (a aproximadamente 1 fotograma cada 33 ms) hasta una imagen fija. Si se resumen todos los eventos registrados (en términos de tiempo), se hace visible el historial completo de movimientos.

También se puede extraer información sobre la velocidad y la dirección para realizar un análisis numérico preciso de los movimientos de los objetos. Para ello no es necesario ningún tratamiento de imagen más complejo. Si, por el contrario, se acumulan en una representación tridimensional la localización y la hora de varios eventos de píxeles en un intervalo de tiempo determinado, se crea una representación cualitativa del curso del movimiento. Esto, a su vez, ayuda a comprender cómo y por qué caminos se mueven los objetos en un dominio (temporal). Este procedimiento se utiliza, por ejemplo, en el análisis de flujos para la detección de alta precisión del movimiento de líquidos y gases.

Nuevos datos - nuevos conceptos de tratamiento

Sin embargo, para aprovechar esta nueva información de los sensores, los desarrolladores deben replantearse cómo dividir las secuencias de procesamiento basadas en imágenes, que antes eran cíclicas. Por supuesto, los datos de varios eventos pueden resumirse en fotogramas clásicos, de modo que incluso pueden procesarse como imágenes convencionales a una frecuencia de imagen constante. Sin embargo, este método no es necesariamente óptimo, ya que no aprovecha las ventajas de la dinámica de datos. Por ejemplo, la gran precisión temporal para movimientos rápidos y el procesamiento eficaz de menos datos a la vez, lo que también puede reducir el consumo de energía. Sólo con las funciones, herramientas y algoritmos adecuados se pueden extraer y procesar rápida y eficazmente patrones, movimientos, tiempos y estructuras a partir de los datos de los sucesos. Sin embargo, esto no se puede encontrar hoy en día en ninguno de los marcos de visión estándar conocidos (basados en imágenes).

Sin embargo, Prophesee y Sony, los fabricantes de la nueva tecnología de sensores, ya han desarrollado los métodos de procesamiento correspondientes y han puesto a disposición funciones útiles en un kit de desarrollo de software, el Metavision SDK, junto con documentación detallada y numerosos ejemplos. Esto permite a los usuarios ponerse en marcha de inmediato y utilizar rápidamente las nuevas posibilidades de esta innovadora tecnología.

Para utilizar la cámara IDS EVS "uEye XCP-E", sólo es necesario instalar el plug-in IDS HAL en el PC host. A continuación, la cámara queda inmediatamente lista para su uso en el SDK Metavision de Prophesee. Vea ahora el vídeo explicativo: