WO2022117535A1 - Device for compensating for movement of an event sensor, and associated systems and methods - Google Patents

Device for compensating for movement of an event sensor, and associated systems and methods Download PDF

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WO2022117535A1
WO2022117535A1 PCT/EP2021/083486 EP2021083486W WO2022117535A1 WO 2022117535 A1 WO2022117535 A1 WO 2022117535A1 EP 2021083486 W EP2021083486 W EP 2021083486W WO 2022117535 A1 WO2022117535 A1 WO 2022117535A1
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unit
compensation
event sensor
movement
event
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PCT/EP2021/083486
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Maxence Bouvier
Alexis BIGE
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Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
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Publication date
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    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/781Details

Definitions

  • TITLE Event sensor motion compensation device, associated systems and processes
  • the present invention relates to a device for compensating the movement of an event sensor.
  • the present invention also relates to an observation system as well as a system for evaluating the position of the event sensor comprising the above compensation device.
  • the present invention also relates to a corresponding compensation and evaluation method.
  • a promising way to meet such a challenge is to use an event sensor.
  • DVS DVS sensor
  • ATIS Asynchronous Time-based Image Sensor
  • An event sensor therefore allows no data to be transmitted when nothing is happening in front of the event sensor, which greatly limits the number of data to be processed.
  • the rate of events that can be generated can be as high as 10 GeV/s (GeV/s means "Giga Events per second" and represents the number of billions of events per second contained in a stream of events).
  • an event sensor due to its intrinsic noise, an event sensor generates spurious events, which further unnecessarily increases the computational load.
  • the description describes a device for compensating the movement of an event sensor, in a flow of events generated by the event sensor during an observation of an environment in a time interval
  • the compensation device comprising a compensation unit, the compensation unit being adapted to receive data relating to the movement of the event sensor during the time interval and adapted to apply a compensation technique to the stream of events generated by the event sensor according to the data received to obtain a stream of events compensated in the time interval, and a unit for controlling the compensation unit, the control unit being able to control the compensation unit by sending data relating to the movement of the event sensor.
  • the compensation device has one or more of the following characteristics, taken separately or according to all the technically possible combinations:
  • control unit is able to send to the compensation unit information on the absence of available data as data relating to the movement of the event sensor, the compensation unit delivering a stream of compensated events identical to the stream of events generated by the event sensor.
  • control unit comprises a processing sub-unit, the control unit being capable of receiving measurements of the movement of the event sensor, the processing sub-unit being capable of implementing processing on the measurement data received to obtain processed data, the processing being, in particular, a temporal integration of at least some of the measurements received, the unit of control also being able to send the processed data to the compensation unit.
  • control unit is able to receive positions evaluated from the event sensor, the control unit being able to send the positions evaluated to the compensation unit.
  • control unit further comprises a determination sub-unit suitable for determining data relating to the movement of the event sensor to be sent, the determination sub-unit determining the data to be sent according to the data received by the control unit.
  • the description also describes a system for observing an environment, the observation system comprising an event sensor generating a stream of events during an observation of an environment of the event sensor, a measurement unit capable of measuring the movement of the event sensor during a time interval, and a compensation device as previously described.
  • the observation system has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all the technically possible combinations:
  • the system further comprises a unit for evaluating the position of the event sensor and a unit for reconstructing frames, the reconstruction unit being able to generate corrected frames from the flow of events compensated in the time interval, the control unit being separate from the evaluation unit, the evaluation unit being able to receive measurements of the movement of the event sensor, the evaluation unit being able to apply a technique of evaluation to the reconstructed frames according to the received measurements to obtain evaluated positions of the event sensor in the time interval.
  • the assessment technique is a visual odometry technique or a simultaneous localization and mapping technique.
  • the event sensor and the compensation device are part of the same component comprising a stack of at least three layers, the first layer of the stack comprising the event sensor, the second layer of the stack comprising the control and the third layer comprising the compensation unit and the evaluation unit.
  • the description also relates to a system for evaluating the position of an event sensor, the evaluation system comprising an event sensor generating a stream of events during an observation of an environment of the event sensor, a unit of measure suitable for measuring the movement of the sensor event during a time interval, and a compensation device as previously described.
  • the evaluation system has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • the system further comprises a unit for evaluating the position of the event sensor and a unit for reconstructing frames, the reconstruction unit being able to generate corrected frames from the flow of events compensated in the time interval, the control unit being separate from the evaluation unit, the evaluation unit being able to receive measurements of the movement of the event sensor, the evaluation unit being able to apply a technique of evaluation to the reconstructed frames according to the received measurements to obtain evaluated positions of the event sensor in the time interval.
  • the assessment technique is a visual odometry technique or a simultaneous localization and mapping technique.
  • the event sensor and the compensation device are part of the same component comprising a stack of at least three layers, the first layer of the stack comprising the event sensor, the second layer of the stack comprising the control and the third layer comprising the compensation unit and the evaluation unit.
  • the system further comprises a unit for obtaining, the unit for obtaining being able to obtain, for each event of the flow of events generated, at least one characteristic relating to the nature of the movement of an associated object to the event, the object being the object of the environment having caused the generation of the event by the event sensor, the compensation device also comprising a determination sub-unit capable of determining data relating to the movement of the event sensor to be sent, the determination sub-unit determining the data to be sent according to the data received by the control unit and also according to the at least one characteristic relating to the nature of the movement
  • the compensation unit is made on another component, the component and the compensation unit being attached to a substrate comprising electrical connections, the substrate being, for example, an interposer.
  • the present description also proposes a method of compensating for the movement of an event sensor in a stream of events generated by the event sensor during an observation of an environment in a time interval, the compensation method being implemented by a compensation device, the compensation device comprising a compensation unit and a compensation unit control unit, the compensation method comprising a step of sending data relating to the movement of the event sensor by the control intended for the compensation unit, a step of receiving data relating to the movement of the event sensor by the compensation unit, a step of application by the compensation unit of a compensation technique to the flow of events generated by the event sensor according to the received data to obtain a stream of events compensated in the time interval, and a generation step by the unit for reconstructing corrected frames from the stream of events compensated in the time interval.
  • the description also describes a method for evaluating the position of an event sensor, the event sensor generating a stream of events in a time interval, the evaluation method being implemented by a system for evaluating the position of an event sensor, the evaluation system comprising a compensation unit, a frame reconstruction unit, an event sensor position evaluation unit and a compensation unit control unit, the control unit being separate from the evaluation unit, the evaluation method comprising a step of sending data relating to the movement of the event sensor by the control unit to the compensation unit, a step of receiving data relating to the movement of the event sensor by the compensation unit, a step of applying by the compensation unit a compensation technique to the flow of events generated by the event sensor in fo nction of the data received to obtain a stream of events compensated in the time interval, a step of generation by the reconstruction unit of corrected frames from the stream of events compensated in the time interval, a step of reception by the evaluation unit of measurements of the movement of the event sensor, and a step of application by the evaluation unit of an evaluation technique to the frames reconstructed according to the measurements
  • FIG. 1 is a schematic view of an example of an observation system
  • FIG. 2 is a schematic representation of an example of physical implementation of an observation system according to Figure 1
  • FIG. 3 is a schematic representation of another example of physical implementation of an observation system according to Figure 1,
  • FIG. 4 is a schematic representation of yet another example of physical implementation of an observation system according to Figure 1, and
  • FIG. 5 is a schematic view of another example of an observation system.
  • An observation system 10 is schematically illustrated in Figure 1.
  • the representation is schematic insofar as it is a representation of the functional type by block allowing a good understanding of the operation of the observation system 10.
  • the observation system 10 is suitable for observing an environment.
  • the observation system 10 comprises an event sensor 12, a measurement unit 14, a compensation device 16 and an evaluation unit 17.
  • the event sensor 12 is able to generate a stream of events by observing the environment in a time interval, called observation time interval.
  • the stream of events generated is generally a sparse stream.
  • the generated stream is asynchronous, which allows the event sensor 12 to operate at a high frequency.
  • event sensor 12 comprises a set of pixels 20 arranged in a matrix of pixels 22, collection optics 23 and a reading system 24.
  • Each pixel 20 is capable of generating an event in the form of a pulse.
  • a pulse is often usually referred to as a “spike” with reference to the corresponding English terminology.
  • each pixel 20 continuously measures the incident light intensity using a photodiode and compares at any time the relative difference between the light intensity I curr measured at a time t and the light intensity l prev measured at the immediately preceding instant at a contrast threshold C th according to the following formula: icurr iprev remember j — th. iprev
  • the pixel 20 When the previous condition is fulfilled, the pixel 20 generates a pulse.
  • the condition is that the measured intensity is greater than or equal to a threshold or that the time taken to reach a predetermined intensity is less than or equal to a threshold.
  • the pulse generation only takes place if the condition is met to guarantee high-rate operation of the event sensor 12.
  • AER refers to the English name of “Address Event Representation” which literally means representation of the address of the event.
  • the collection optics 23 makes it possible to collect the incident light and to guide it towards the matrix of pixels 22.
  • the collection optics 23 is a matrix of microlenses, each microlens of which is associated with a single pixel 20.
  • each microlens of the collection optic 23 is a hypergone optic.
  • Such optics are more often called fisheye optics (which literally means fish eye) in reference to their very large field of vision.
  • the reading system 24 is an electronic circuit assembly generating information representing each initial event in the form of a first plurality of information fields in a first space.
  • the impulse is a triplet with three elements A1, A2 and A3.
  • the first information field A1 is the address of pixel 20 which generated the pulse.
  • the address of pixel 20 is, for example, encoded by giving the line number and the column number of the matrix of pixels 22 where pixel 20 is located.
  • a coding of the type y*x max + x or x*y max + y can be used.
  • x designates the column number of pixel 20, y the row number of pixel 20, x max the number of columns and y max the number of rows of the pixel matrix 22.
  • the second information field A2 is the instant of generation of the pulse by the pixel 20 which generated the pulse.
  • event sensor 12 is able to timestamp the generation of pulses with good precision to facilitate subsequent processing of the generated event stream.
  • the third information field A3 is a value relating to the pulse.
  • the third information field A3 is the polarity of the pulse.
  • the polarity of a pulse is defined as the sign of the intensity gradient measured by pixel 20 at the instant of generation of the pulse.
  • the third information field A3 is the light intensity value at the instant of generation of the pulse, the depth observed if the purpose of the event sensor 12 is to measure the depth, or again the precise value of the measured intensity gradient.
  • the plurality of information fields in the first space includes only the first information field A1 and the second information field A2.
  • the reading system 24 is suitable for routing the flow of events generated to the compensation device 16. This routing is represented schematically by the arrow 26 in FIG.
  • Measurement unit 14 is a motion measurement unit.
  • the measurement unit 14 is suitable for measuring the movement of the event sensor 12.
  • the measurement unit 14 is an inertial unit.
  • Such an inertial unit is sometimes called an inertial unit or more often under the abbreviation IMU which refers to the English name of "Inertial Measurement Unit”.
  • the measuring unit 14 thus comprises gyrometers 28 and accelerometers 30 making it possible to measure the movements in rotation and in translation of the event sensor 12.
  • the output data of the movement measurement unit 14 can be raw or integrated data.
  • the integrated data is expressed in the form of a rotation matrix R corresponding to the rotational movements of the event sensor 12 or a translation matrix T corresponding to the translation movements of the event sensor 12.
  • the data relating to the rotation are supplied using a quaternion which is generally a vector with four values, one value of which represents the norm, the other values being normalized and characterizing the rotation in space.
  • the compensation device 16 is a device suitable for compensating the movements of the event sensor 12 in the flow of events generated.
  • the compensation device 16 is a device configured to implement a method of compensation for the motion of the event sensor 12 in the generated event stream.
  • the compensation device 16 of FIG. 1 comprises a compensation unit 34, a reconstruction unit 36 and a control unit 40.
  • the compensation unit 34 is a motion compensation unit of the event camera 12 in the generated event stream.
  • the compensation unit 34 is configured to implement a step of the compensation method, namely a step of compensation for the movement of the event camera 12 in the generated event stream.
  • the compensation unit 34 can be described as an EMC unit, the acronym EMC referring to the English name of "Ego-Motion Compensation” or “Ego-Motion Correction” which literally means compensation of the proper movement or correction of the proper movement.
  • the compensation unit 34 takes as input the stream of events generated, each event of which is a pulse characterized by a triplet (A1, A2, A3).
  • the compensation unit 34 is able to receive measurements of the movement of the event sensor 12 during the observation time interval.
  • the compensation unit 34 receives the data relating to the movement of the event sensor 12 from the control unit 40 which will be described later.
  • the compensation unit 34 is also capable of applying a compensation technique to the event stream generated according to the data received to obtain a compensated event stream in the observation time interval.
  • the reconstruction unit 36 is a frame reconstruction unit.
  • the reconstruction unit 36 is able to generate corrected frames from the stream of events compensated in the time interval.
  • Such a reconstruction unit 36 can be called EFR unit, the acronym EFG referring to the English denomination of “Event-Frame Generation” which literally means generation of event frames.
  • the reconstruction unit 36 takes as input the stream of compensated events coming from the compensation unit 34 as indicated by the arrow 44 in FIG. 1 and makes it possible to obtain corrected frames as output, as illustrated diagrammatically by the arrow 45 in figure 1.
  • the reconstruction unit 36 leaves the value of the third information field A3 unchanged for each event of the frame to be reconstructed.
  • the reconstruction unit 36 is also capable of also modifying the value of the third information field A3 of each event of the frame to be reconstructed.
  • the corrected frames are sent to evaluation unit 17 as shown by arrow 46 and/or used as output for another application such as display.
  • the evaluation unit 17 is a unit for evaluating the position of the event sensor.
  • the evaluation unit 17 is able to receive measurements of the movement of the event sensor 12 as shown by the arrow 48
  • the evaluation unit 17 receives the data relating to the movement of the event sensor 12 of the movement measurement unit 14 which are, in the example described, the rotation matrix R and the translation matrix T.
  • the evaluation unit 17 is also capable of applying an evaluation technique to the frames reconstructed according to the measurements received to obtain evaluated positions of the event sensor 12 in the time interval.
  • the evaluation technique is a visual inertial odometry technique.
  • VIO Visual Inertial Odometry
  • such a technique is a technique for merging data from a visual sensor and an inertial unit.
  • the technique is a technique of merging the data of the event sensor 12 and the measurement unit 14.
  • the evaluation technique is a simultaneous localization and mapping technique.
  • SLAM Simultaneous Localization and Mapping
  • the SLAM technique is a VIO technique further comprising a step of mathematical optimization of all the positions evaluated over time. In each case, an evaluation of the position of the event camera 12 is obtained at the output of the evaluation unit 17 as shown by the arrow 50.
  • Control unit 40 is a control unit of compensation unit 34.
  • the control unit 40 is distinct from the evaluation unit 17.
  • the control unit 40 is able to control the compensation unit 34 by sending data relating to the movement of the event sensor 12.
  • control unit 40 is capable of modifying the output 44 of the compensation unit 34 by sending to the compensation unit 34 data relating to the movement of the event sensor 12 which are different.
  • the compensation unit 34 will send to the reconstruction unit 36 a different stream of compensated events.
  • Each operating mode is associated with a type of data relating to the movement of the respective event sensor 12.
  • Data are of different types if their content is different or, if their content is identical, the associated expected precision is very different.
  • control unit 40 controls the mode of operation of the compensation unit 34 by transmitting the data relating to the movements.
  • control unit 40 is able to send three different types of data relating to the movement of the event sensor 12, which means that the compensation unit 34 is able to operate according to three modes of operations.
  • control unit 40 comprises several sub-units, namely a reception sub-unit 52, a processing sub-unit 54, a transmission sub-unit 56 and a determination sub-unit 58.
  • control unit 40 is able to send information on the absence of data relating to the movement of the event sensor 12.
  • the compensation unit 34 outputs a stream of corrected events identical to the stream of events generated by the event sensor 12. The compensation unit 34 thus does not introduce any compensation into the generated event stream.
  • the first mode of operation is thus an inhibition mode in the example of figure 1 .
  • control unit 40 is able to receive measurements of the movement of the event sensor 12.
  • the receiving subunit 52 is linked to the measuring unit 14 as shown by the arrow 63.
  • the processing subunit 54 is then able to implement a processing on the measurement data received to obtain processed data.
  • the processing is a temporal integration of at least some of the measurements received.
  • time integration is a Madgwick filter, for example applied to angular velocity. This is very effective when the movement of the event sensor 12 is mainly rotary.
  • the control unit 40 is then able to send the processed data to the compensation unit 34. More precisely, it is the transmission subunit 56 which sends the processed data to the compensation unit 34.
  • the translation matrix T corresponds to the null matrix (in this case, the translation matrix T is a vector of 3 null values).
  • the second mode of operation and the first mode of operation therefore differ from each other by the nature of the data relating to the movement of the event sensor 12 provided. Indeed, in one case, no data is transmitted while in the other case, these are measurements (processed here) coming from the measurement unit 14.
  • the operation of the compensation unit 34 in the second mode is thus an operation involving the application of the compensation technique and therefore a modification of the flow of events generated.
  • the compensation technique includes an operation to cancel the distortion introduced by the collection optics 23 followed by an operation to compensate for the movement of the event sensor 12.
  • the first information field A2 relating to the position of a pixel is modified by taking the distortion into account. It should be noted that the cancellation operation can be replaced or supplemented by an operation of partial compensation of the optical aberrations introduced by the collection optics 23.
  • the compensation operation corrects the position of the pulses corrected by the cancellation operation according to the movements of the event sensor 12.
  • the compensation operation makes it possible to reduce the number of pulses emitted to a minimum.
  • the quantity of pulses emitted by the event sensor 12 is greatly reduced thanks to the compensation unit 34.
  • the motion compensation operation of the event sensor 12 includes the implementation of two successive sub-operations for each pulse.
  • the value of the rotation matrix R and of the translation matrix T at the instant of generation of the pulse is determined.
  • Such a determination is, for example, implemented by an interpolation, in particular between the rotation matrices R and the translation matrices T closest to the moment of generation of the pulse.
  • the second sub-operation then consists in multiplying the coordinates obtained at the output of the first operation with the rotation matrix R and then adding the translation matrix T to obtain the coordinates of the pulse after taking into account the proper motion of the event sensor 12.
  • the compensation technique is a machine learning algorithm.
  • Such an algorithm is more often referred to as "machine learning" because of the corresponding English terminology.
  • the algorithm is a neural network.
  • control unit 40 is able to receive the positions evaluated from the event sensor 12. These evaluated positions come from the evaluation unit 17 as shown by the arrow 68. In this case, the receiving subunit 52 is linked to the evaluation unit 17.
  • the control unit 40 is then able to send the positions evaluated to the compensation unit 34. More precisely, it is the transmission sub-unit 56 which sends the positions evaluated to the compensation unit 34.
  • the third mode of operation and the first mode of operation therefore differ from each other in the nature of the data relating to the movement of the sensor of the event sensor 12 supplied. Indeed, in one case, no data is transmitted while in the other case, these are evaluated positions coming from the evaluation unit 17.
  • the data sent in the second operating mode and the third operating mode are identical (it is indeed data relating to the movement of the event sensor), the associated expected precision is very different, which justifies that their type differs.
  • the data sent in the second mode do not take into account the flow of events generated by the event sensor 12, unlike the data sent in the third mode which are obtained by the evaluation unit 17 from the reconstructed frames. , itself obtained using the compensated event stream.
  • the determination subunit 58 which is responsible for determining the data relating to the movement of the event sensor 12 to be sent, and thereby the mode of operation of the compensation unit 34.
  • the determination subunit 58 determines the data to be sent based on the data received by the control unit 40.
  • the determination subunit 58 sends to the compensation unit 34 the data relating to the movement of the event sensor 12 which is the most precise.
  • the determination sub-unit 58 imposes an operation of the compensation unit 34 according to the first mode of operation.
  • the determination subunit 58 chooses to send the received data which is more precise than no data and therefore d impose an operation of the compensation unit 34 according to the mode of operation of the data received by the reception sub-unit 52.
  • the determination subunit 58 chooses to send the data corresponding to the third mode of operation which are normally the most accurate.
  • the determination sub-unit 58 thus imposes an operation of the compensation unit 34 according to the third mode of operation.
  • the example that has just been described can be generalized to any number of data types.
  • the determination sub-unit 58 it is particularly advantageous for the determination sub-unit 58 to be able to operate according to five distinct operating modes, namely no data, data resulting from integration in rotation only of the data from the measurement unit 14, data resulting from a “total” integration (rotation and translation) of the data of the measuring unit 14, of the data resulting from an application of a VIO technique and of the data resulting from an application of a SLAM technique.
  • the determination sub-unit 58 can be seen as a data control sub-unit relating to the movement of the event sensor 12.
  • the determination sub-unit 58 thus confers on the control unit 40 a function of switching between the different possible operating modes of the compensation unit 34.
  • the control unit 40 makes it possible to elegantly solve the problem of initializing the compensation device 16.
  • the compensation unit 34 needs the output of the evaluation unit 17 which itself needs the output of the compensation unit 34 which is used by the reconstruction unit 36 .
  • Control unit 40 effectively initializes compensation device 16 by allowing evaluation unit 17 to operate without motion compensation.
  • the compensation device 16 is thus compatible with any type of evaluation technique, including evaluation techniques having no initialization protocol and even non-inertial visual odometry techniques.
  • Non-inertial visual odometry techniques are more often referred to by the acronym VO referring to the corresponding English name of “Visual Odometry”.
  • control unit 40 also makes it possible to impose an operating mode adapted to the data relating to the movement which is available. Furthermore, the addition of the control unit 40 performs very little calculation to implement such adaptability.
  • the control unit 40 thus has very little impact on the weight, size and energy power of the compensation device 16.
  • the observation system 10, and in particular the compensation device 16 is thus able to implement a method making it possible to make any spatial localization algorithm compatible with an event sensor 12.
  • the method that the observation system 10 is capable of implementing also makes it possible to adapt the processing to the scene so as to improve the computational efficiency and/or the processing quality.
  • the observation system 10 is a stack 78 of two layers 80 and 82 along a stacking direction.
  • the first layer 80 and the second layer 82 are superimposed.
  • the event sensor 12 is fabricated in the first layer 80.
  • BSI technique for example, used.
  • BSI Backside Illumination
  • the compensation device 16 is made under the matrix of pixels 22.
  • the second layer 82 is connected to the first layer 80 by three-dimensional copper-copper bonds 84.
  • Such a type of bond 84 is more often referred to as 3D bonding with reference to the corresponding English terminology.
  • a third layer 86 is used.
  • the third layer 86 is part of the stack 78 and is superimposed with the first layer 80 and the second layer 82.
  • the second layer 82 comprises the control unit 40 while the third layer 86 comprises the compensation unit 34, the reconstruction unit 36 and the evaluation unit 17 .
  • the second layer 82 is provided with through vias 88.
  • a through-via 88 is more often designated according to the English terminology of "through-silicon via” and designates an electrical contact extending along the stacking direction and emerging, that is to say extending from one side of the second layer 82 to the other side of the second layer 82.
  • Such an implementation allows parallel type communication between the second layer 82 and the third layer 86.
  • the communication between the second layer 82 and the third layer 86 is ensured by a serial interconnection 90 involving the use of a data serialization unit (not shown in Figure 4) at the output of the control unit 40.
  • each through via 88 reduces the useful space, that is to say the space in which the control unit 40 can be manufactured, which may make it impossible to physically implement the control unit 40 for lack of space.
  • the useful space is on the contrary very little reduced as illustrated by the comparison between figures 3 and 4.
  • the event sensor 12 and the compensation device 16 form part of the same stack 78 of at least two layers 80, 82 and 86, the first layer 80 of the stack 78 comprising the event sensor 12, the at least one other layer 82 and possibly 86 of the stack 78 comprising the projection unit 34 and the compensation unit 34).
  • the observation system 10 thus physically implemented has the advantage of being a compact on-board system.
  • observation system 10 Other embodiments of the observation system 10 are still possible.
  • the compensation unit 34 is made on another component, the component and the compensation unit 34 being attached to a substrate comprising electrical connections.
  • the substrate is an interposer.
  • the observation system 10 comprises additional filtering which is implemented at the level of the event sensor 12.
  • the filtering is, for example, a filtering by group of pixels (typically 4). When a single pixel of a group of pixels generates an event without correlation with its neighbors, this event is considered as noise and therefore eliminated.
  • the group of pixels can, in certain cases, be programmable according to rules.
  • the flow of events is represented not in the form of a non-continuous and asynchronous flow of pulses but as a succession of sparse matrices, that is to say mainly empty matrices.
  • the observation system 10 further comprises a unit for obtaining.
  • the obtaining unit is suitable for determining at least one characteristic relating to the nature of the movement of the object.
  • the obtaining unit can determine whether the nature of the movement is mainly rotational.
  • the determination sub-unit 58 is able to send the data coming from the processing sub-unit 54 and not the data coming from the evaluation unit 17.
  • the nature can also indicate the speed of the movement of the event sensor 12, for example, a slow speed (less than or equal to a first threshold) and a fast speed (greater than or equal to a second threshold, the second threshold being higher or equal to the first threshold).
  • the obtaining unit is linked with the receiving subunit 52 of the control unit 40 so that the receiving subunit 52 receives the data relating to the nature of the movement.
  • the determination subunit 58 determines the data to be sent according to the data received by the control unit 40 and also according to the nature of the movement.
  • the processing subunit 54 is part of the evaluation unit 17 which further comprises an evaluation subunit 100 capable of implementing a VIO or SLAM technique.
  • the determination sub-unit 58 is then also able to control the mode of operation of the evaluation unit 17 which, depending on the case, will supply data coming from the processing sub-unit 54 or from the evaluation sub-unit 100.
  • This embodiment corresponds to a case where the data relating to the movement of the event sensor 12 all come from an element external to the control unit 40.
  • Such an embodiment is in particular advantageous for benefiting from the unit capable of supplying the best data to the compensation device 16 and thereby improving the precision of the compensation.
  • the physical implementation of the compensation device 16 is, for example, a computer implementation.
  • the interaction of a computer program product with a computer makes it possible to implement the compensation process.
  • the evaluation process is thus a computer-implemented process.
  • the computer is an electronic computer suitable for manipulating and/or transforming data represented as electronic or physical quantities in registers of the computer and/or memories into other similar data corresponding to physical data in memories. , registers or other types of display, transmission or storage devices.
  • the computer has a processor comprising a data processing unit, memories and an information carrier drive.
  • the computer alternatively and additionally includes a keyboard and a display unit.
  • the computer program product comprises a readable carrier of information.
  • a readable information carrier is a carrier readable by the computer, usually by the reader.
  • the readable information carrier is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a bus of a computer system.
  • the readable information medium is a floppy disk or floppy disk, an optical disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a ROM memory, a RAM memory, an EPROM memory, an EEPROM memory, a magnetic card or an optical card.
  • a computer program comprising program instructions.
  • the computer program can be loaded onto the data processing unit and is suitable for driving the implementation of the observation method.
  • Such a device or method is therefore particularly suitable for any application linked to on-board vision.
  • these applications non-exhaustively, mention may be made of surveillance, augmented reality, virtual reality or vision systems for autonomous vehicles or drones.
  • such a device can also be used not to obtain compensated frames but to evaluate the position of the event sensor 12.
  • One such technique is to collect data from several different sensors of the same vehicle and combine them to obtain the position of the vehicle.
  • Such fusion techniques are used in particular using data from a camera, an inertial unit and possibly a radar or a lidar.
  • none of the aforementioned sensors makes it possible to comply with the three aforementioned constraints.
  • a camera is not independent of the external light conditions and the other sensors do not make it possible to obtain centimetric precision at all times.
  • the estimated position does not comply at best with at least one of the aforementioned conditions.
  • the evaluation system described makes it possible to remedy all of these problems since it makes it possible to quickly obtain good precision of the position of the sensor and this, in all possible light conditions.

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Abstract

The invention relates to a device (16) for compensating for movement of an event sensor (12) in an event stream generated by the event sensor (12) during observation of an environment in a time interval, the compensating device (16) comprising: - a compensating unit (34), the compensating unit (34) being able to receive data relating to the movement of the event sensor (12) during the time interval and to apply a compensating technique to the event stream generated by the event sensor (12) depending on the received data so as to obtain, in the time interval, a compensated event stream; and - a control unit (40) for controlling the compensating unit (34), the control unit (40) being able to control the compensating unit (34) via transmission of data relating to the movement of the event sensor (12).

Description

TITRE : Dispositif de compensation du mouvement d’un capteur événementiel, systèmes et procédés associés TITLE: Event sensor motion compensation device, associated systems and processes
La présente invention concerne un dispositif de compensation du mouvement d’un capteur événementiel. La présente invention se rapporte aussi à un système d’observation ainsi qu’un système d’évaluation de la position du capteur événementiel comprenant le dispositif de compensation précédent. La présente invention se rapporte aussi à un procédé de compensation et d’évaluation correspondants. The present invention relates to a device for compensating the movement of an event sensor. The present invention also relates to an observation system as well as a system for evaluating the position of the event sensor comprising the above compensation device. The present invention also relates to a corresponding compensation and evaluation method.
Dans le domaine de la vidéosurveillance embarquée, une difficulté est d’analyser un grand volume d’images au sein duquel de nombreuses images ne sont pas pertinentes. En effet, cela implique d’importantes ressources matérielles et donc une grande consommation d’énergie, ce qui est incompatible avec les contraintes d’un système embarqué, à savoir un poids, un encombrement et une puissance énergétique limités. In the field of onboard video surveillance, a difficulty is to analyze a large volume of images in which many images are not relevant. Indeed, this implies significant material resources and therefore a high energy consumption, which is incompatible with the constraints of an embedded system, namely a limited weight, size and energy power.
Une voie prometteuse pour répondre à un tel enjeu est d’utiliser un capteur événementiel. A promising way to meet such a challenge is to use an event sensor.
Un capteur DVS ou un capteur ATIS sont deux exemples d’un tel capteur. L’abréviation DVS renvoie à la dénomination anglaise de « Dynamic Vision Sensor » qui signifie littéralement capteur de vision dynamique alors que l’acronyme ATIS renvoie à la dénomination anglaise de « Asynchronous Time-based Image Sensor » qui signifie littéralement capteur asynchrone d’image basée sur le temps. A DVS sensor or an ATIS sensor are two examples of such a sensor. The abbreviation DVS refers to the English name of "Dynamic Vision Sensor" which literally means dynamic vision sensor while the acronym ATIS refers to the English name of "Asynchronous Time-based Image Sensor" which literally means asynchronous image sensor time based.
Les imageurs traditionnels fournissent des images, à savoir une succession de matrices qui codent les valeurs d'intensités lumineuses mesurées par une grille de pixels à une fréquence régulière. Au lieu de cela, un capteur événementiel génère un flux d'événements asynchrone et peu dense puisqu’un pixel génère un événement uniquement lorsqu’un gradient d’intensité sur le pixel dépasse un certain seuil. Traditional imagers supply images, namely a succession of matrices which encode the light intensity values measured by a grid of pixels at a regular frequency. Instead, an event sensor generates an asynchronous and sparse stream of events since a pixel generates an event only when an intensity gradient on the pixel exceeds a certain threshold.
Un capteur événementiel permet donc qu’aucune donnée ne soit émise lorsque rien ne se passe devant le capteur événementiel, ce qui limite fortement le nombre de données à traiter. An event sensor therefore allows no data to be transmitted when nothing is happening in front of the event sensor, which greatly limits the number of data to be processed.
En outre, du fait du fonctionnement asynchrone, de tels capteurs permettent également de bénéficier d’une plage dynamique et d’une fréquence d’acquisition élevées. Notamment, pour certains capteurs, le taux d’événements qui peuvent être générés peut s’élever jusqu’à 10 GeV/s (GeV/s signifie « Giga Evénements par seconde » et représente le nombre de milliards d’événements par secondes contenus dans un flux d’évènements). In addition, due to the asynchronous operation, such sensors also make it possible to benefit from a high dynamic range and acquisition frequency. In particular, for some sensors, the rate of events that can be generated can be as high as 10 GeV/s (GeV/s means "Giga Events per second" and represents the number of billions of events per second contained in a stream of events).
Toutefois, une telle fréquence d’acquisition implique en retour une puissance de calcul importante pour pouvoir traiter les événements du flux d’événements. A cette difficulté, s’ajoute le fait que la charge de calcul est, par nature, non prédictible de sorte qu’il est difficile de traiter les données avec une efficacité maximale (qui est souvent obtenue lors que le traitement est mis en œuvre avec une charge maximale). However, such an acquisition frequency implies in return a significant computing power to be able to process the events of the stream of events. To this difficulty is added the fact that the computational load is, by nature, unpredictable so that it is difficult to process the data with maximum efficiency (which is often obtained when the processing is implemented with maximum load).
En outre, du fait de son bruit intrinsèque, un capteur événementiel génère des événements parasites, ce qui augmente encore inutilement la charge de calcul. Furthermore, due to its intrinsic noise, an event sensor generates spurious events, which further unnecessarily increases the computational load.
De plus, lorsque le capteur événementiel se déplace, différents pixels émettent des impulsions même en présence d’un objet immobile. Il en résulte une redondance spatiale impliquant là encore de nombreux calculs inutiles. Moreover, when the event sensor moves, different pixels emit pulses even in the presence of a stationary object. This results in spatial redundancy, again involving many useless calculations.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de compensation des défauts introduits par un capteur événementiel dans un flux d’événements généré lors d’une observation d’un environnement qui réduit la capacité calculatoire requise pour permettre une implémentation physique dans un système embarqué tout en conservant les informations utiles captées par le capteur événementiel. There is therefore a need for a device for compensating for the faults introduced by an event sensor in a flow of events generated during an observation of an environment which reduces the computing capacity required to allow a physical implementation in an embedded system while retaining the useful information captured by the event sensor.
A cet effet, la description décrit un dispositif de compensation du mouvement d’un capteur événementiel, dans un flux d’événements généré par le capteur événementiel lors d’une observation d’un environnement dans un intervalle de temps, le dispositif de compensation comprenant une unité de compensation, l’unité de compensation étant propre à recevoir des données relatives au mouvement du capteur événementiel pendant l’intervalle de temps et propre à appliquer une technique de compensation au flux d’événements générés par le capteur événementiel en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, et une unité de contrôle de l’unité de compensation, l’unité de contrôle étant propre à contrôler l’unité de compensation par envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel. To this end, the description describes a device for compensating the movement of an event sensor, in a flow of events generated by the event sensor during an observation of an environment in a time interval, the compensation device comprising a compensation unit, the compensation unit being adapted to receive data relating to the movement of the event sensor during the time interval and adapted to apply a compensation technique to the stream of events generated by the event sensor according to the data received to obtain a stream of events compensated in the time interval, and a unit for controlling the compensation unit, the control unit being able to control the compensation unit by sending data relating to the movement of the event sensor.
Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif de compensation présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : According to particular embodiments, the compensation device has one or more of the following characteristics, taken separately or according to all the technically possible combinations:
- l’unité de contrôle est propre à envoyer à l’unité de compensation une information d’absence de données disponibles en tant que données relatives au mouvement du capteur événementiel, l’unité de compensation délivrant un flux d’événements compensé identiques au flux d’événements généré par le capteur événementiel.- the control unit is able to send to the compensation unit information on the absence of available data as data relating to the movement of the event sensor, the compensation unit delivering a stream of compensated events identical to the stream of events generated by the event sensor.
- l’unité de contrôle comporte une sous-unité de traitement, l’unité de contrôle étant propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel, la sous-unité de traitement étant propre à mettre en œuvre un traitement sur les données de mesures reçues pour obtenir des données traitées, le traitement étant, notamment, une intégration temporelle d’au moins certaines des mesures reçues, l’unité de contrôle étant également propre à envoyer les données traitées à l’unité de compensation. - the control unit comprises a processing sub-unit, the control unit being capable of receiving measurements of the movement of the event sensor, the processing sub-unit being capable of implementing processing on the measurement data received to obtain processed data, the processing being, in particular, a temporal integration of at least some of the measurements received, the unit of control also being able to send the processed data to the compensation unit.
- l’unité de contrôle est propre à recevoir des positions évaluées du capteur événementiel, l’unité de contrôle étant propre à envoyer les positions évaluées à l’unité de compensation. - the control unit is able to receive positions evaluated from the event sensor, the control unit being able to send the positions evaluated to the compensation unit.
- l’unité de contrôle comporte, en outre, une sous-unité de détermination propre à déterminer des données relatives au mouvement du capteur événementiel à envoyer, la sous-unité de détermination déterminant les données à envoyer en fonction des données reçues par l’unité de contrôle. - the control unit further comprises a determination sub-unit suitable for determining data relating to the movement of the event sensor to be sent, the determination sub-unit determining the data to be sent according to the data received by the control unit.
La description décrit aussi un système d’observation d’un environnement, le système d’observation comprenant un capteur événementiel générant un flux d’événements lors d’une observation d’un environnement du capteur événementiel, une unité de mesure propre à mesurer le mouvement du capteur événementiel pendant un intervalle de temps, et un dispositif de compensation tel que précédemment décrit. The description also describes a system for observing an environment, the observation system comprising an event sensor generating a stream of events during an observation of an environment of the event sensor, a measurement unit capable of measuring the movement of the event sensor during a time interval, and a compensation device as previously described.
Selon des modes de réalisation particuliers, le système d’observation présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : According to particular embodiments, the observation system has one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to all the technically possible combinations:
- le système comporte, en outre, une unité d’évaluation de la position du capteur événementiel et une unité de reconstruction de trames, l’unité de reconstruction étant propre à générer des trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, l’unité de contrôle étant distincte de l’unité d’évaluation, l’unité d’évaluation étant propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel, l’unité d’évaluation étant propre à appliquer une technique d’évaluation aux trames reconstruites en fonction des mesures reçues pour obtenir des positions évaluées du capteur événementiel dans l’intervalle de temps. - the system further comprises a unit for evaluating the position of the event sensor and a unit for reconstructing frames, the reconstruction unit being able to generate corrected frames from the flow of events compensated in the time interval, the control unit being separate from the evaluation unit, the evaluation unit being able to receive measurements of the movement of the event sensor, the evaluation unit being able to apply a technique of evaluation to the reconstructed frames according to the received measurements to obtain evaluated positions of the event sensor in the time interval.
- la technique d’évaluation est une technique d’odométrie visuelle ou une technique de localisation et de cartographie simultanée. - the assessment technique is a visual odometry technique or a simultaneous localization and mapping technique.
- le capteur événementiel et le dispositif de compensation font partie d’un même composant comportant un empilement d’au moins trois couches, la première couche de l’empilement comportant le capteur événementiel, la deuxième couche de l’empilement comportant l’unité de contrôle et la troisième couche comportant l’unité de compensation et l’unité d’évaluation. - the event sensor and the compensation device are part of the same component comprising a stack of at least three layers, the first layer of the stack comprising the event sensor, the second layer of the stack comprising the control and the third layer comprising the compensation unit and the evaluation unit.
La description porte également sur un système d’évaluation de la position d’un capteur événementiel, le système d’évaluation comprenant un capteur événementiel générant un flux d’événements lors d’une observation d’un environnement du capteur événementiel, une unité de mesure propre à mesurer le mouvement du capteur événementiel pendant un intervalle de temps, et un dispositif de compensation tel que précédemment décrit. The description also relates to a system for evaluating the position of an event sensor, the evaluation system comprising an event sensor generating a stream of events during an observation of an environment of the event sensor, a unit of measure suitable for measuring the movement of the sensor event during a time interval, and a compensation device as previously described.
Selon des modes de réalisation particuliers, le système d’évaluation présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : According to particular embodiments, the evaluation system has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
- le système comporte, en outre, une unité d’évaluation de la position du capteur événementiel et une unité de reconstruction de trames, l’unité de reconstruction étant propre à générer des trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, l’unité de contrôle étant distincte de l’unité d’évaluation, l’unité d’évaluation étant propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel, l’unité d’évaluation étant propre à appliquer une technique d’évaluation aux trames reconstruites en fonction des mesures reçues pour obtenir des positions évaluées du capteur événementiel dans l’intervalle de temps. - the system further comprises a unit for evaluating the position of the event sensor and a unit for reconstructing frames, the reconstruction unit being able to generate corrected frames from the flow of events compensated in the time interval, the control unit being separate from the evaluation unit, the evaluation unit being able to receive measurements of the movement of the event sensor, the evaluation unit being able to apply a technique of evaluation to the reconstructed frames according to the received measurements to obtain evaluated positions of the event sensor in the time interval.
- la technique d’évaluation est une technique d’odométrie visuelle ou une technique de localisation et de cartographie simultanée. - the assessment technique is a visual odometry technique or a simultaneous localization and mapping technique.
- le capteur événementiel et le dispositif de compensation font partie d’un même composant comportant un empilement d’au moins trois couches, la première couche de l’empilement comportant le capteur événementiel, la deuxième couche de l’empilement comportant l’unité de contrôle et la troisième couche comportant l’unité de compensation et l’unité d’évaluation. - the event sensor and the compensation device are part of the same component comprising a stack of at least three layers, the first layer of the stack comprising the event sensor, the second layer of the stack comprising the control and the third layer comprising the compensation unit and the evaluation unit.
- le système comporte, en outre, une unité d’obtention, l’unité d’obtention étant propre à obtenir, pour chaque événement du flux d’événements généré, au moins une caractéristique relative à la nature du mouvement d’un objet associé à l’événement, l’objet étant l’objet de l’environnement ayant entraîné la génération de l’événement par le capteur événementiel, le dispositif de compensation comportant également une sous-unité de détermination propre à déterminer des données relatives au mouvement du capteur événementiel à envoyer, la sous-unité de détermination déterminant les données à envoyer en fonction des données reçues par l’unité de contrôle et également en fonction de l’au moins une caractéristique relative à la nature du mouvement - the system further comprises a unit for obtaining, the unit for obtaining being able to obtain, for each event of the flow of events generated, at least one characteristic relating to the nature of the movement of an associated object to the event, the object being the object of the environment having caused the generation of the event by the event sensor, the compensation device also comprising a determination sub-unit capable of determining data relating to the movement of the event sensor to be sent, the determination sub-unit determining the data to be sent according to the data received by the control unit and also according to the at least one characteristic relating to the nature of the movement
- l’unité de compensation est réalisée sur un autre composant, le composant et l’unité de compensation étant rapportés sur un substrat comprenant des connexions électriques, le substrat étant, par exemple, un interposeur. - the compensation unit is made on another component, the component and the compensation unit being attached to a substrate comprising electrical connections, the substrate being, for example, an interposer.
- l’unité de compensation, l’unité de reconstruction, l’unité d’évaluation et l’unité de contrôle sont réalisées sur un même circuit intégré. La présente description propose également un procédé de compensation du mouvement d’un capteur événementiel dans un flux d’événements généré par le capteur événementiel lors d’une observation d’un environnement dans un intervalle de temps, le procédé de compensation étant mis en œuvre par un dispositif de compensation, le dispositif de compensation comprenant une unité de compensation et une unité de contrôle de l’unité de compensation, le procédé de compensation comprenant une étape d’envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel par l’unité de contrôle à destination de l’unité de compensation, une étape de réception des données relatives au mouvement du capteur événementiel par l’unité de compensation, une étape d’application par l’unité de compensation d’une technique de compensation au flux d’événements généré par le capteur événementiel en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, et une étape de génération par l’unité de reconstruction de trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps. - the compensation unit, the reconstruction unit, the evaluation unit and the control unit are made on the same integrated circuit. The present description also proposes a method of compensating for the movement of an event sensor in a stream of events generated by the event sensor during an observation of an environment in a time interval, the compensation method being implemented by a compensation device, the compensation device comprising a compensation unit and a compensation unit control unit, the compensation method comprising a step of sending data relating to the movement of the event sensor by the control intended for the compensation unit, a step of receiving data relating to the movement of the event sensor by the compensation unit, a step of application by the compensation unit of a compensation technique to the flow of events generated by the event sensor according to the received data to obtain a stream of events compensated in the time interval, and a generation step by the unit for reconstructing corrected frames from the stream of events compensated in the time interval.
La description décrit aussi un procédé d’évaluation de la position d’un capteur événementiel, le capteur événementiel générant un flux d’événements dans un intervalle de temps, le procédé d’évaluation étant mis en œuvre par un système d’évaluation de la position d’un capteur événementiel, le système d’évaluation comprenant une unité de compensation, une unité de reconstruction de trames, une unité d’évaluation de la position du capteur événementiel et une unité de contrôle de l’unité de compensation, l’unité de contrôle étant distincte de l’unité d’évaluation, le procédé d’évaluation comprenant une étape d’envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel par l’unité de contrôle à destination de l’unité de compensation, une étape de réception des données relatives au mouvement du capteur événementiel par l’unité de compensation, une étape d’application par l’unité de compensation d’une technique de compensation au flux d’événements généré par le capteur événementiel en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, une étape de génération par l’unité de reconstruction de trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, une étape de réception par l’unité d’évaluation de mesures du mouvement du capteur événementiel, et une étape d’application par l’unité d’évaluation d’une technique d’évaluation aux trames reconstruites en fonction des mesures reçues pour obtenir des positions évaluées du capteur événementiel dans l’intervalle de temps. The description also describes a method for evaluating the position of an event sensor, the event sensor generating a stream of events in a time interval, the evaluation method being implemented by a system for evaluating the position of an event sensor, the evaluation system comprising a compensation unit, a frame reconstruction unit, an event sensor position evaluation unit and a compensation unit control unit, the control unit being separate from the evaluation unit, the evaluation method comprising a step of sending data relating to the movement of the event sensor by the control unit to the compensation unit, a step of receiving data relating to the movement of the event sensor by the compensation unit, a step of applying by the compensation unit a compensation technique to the flow of events generated by the event sensor in fo nction of the data received to obtain a stream of events compensated in the time interval, a step of generation by the reconstruction unit of corrected frames from the stream of events compensated in the time interval, a step of reception by the evaluation unit of measurements of the movement of the event sensor, and a step of application by the evaluation unit of an evaluation technique to the frames reconstructed according to the measurements received to obtain evaluated positions of the event sensor in the time interval.
Des caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : Characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une vue schématique d’un exemple de système d’observation, - la figure 2 est une représentation schématique d’un exemple d’implémentation physique d’un système d’observation selon la figure 1 , - Figure 1 is a schematic view of an example of an observation system, - Figure 2 is a schematic representation of an example of physical implementation of an observation system according to Figure 1,
- la figure 3 est une représentation schématique d’un autre exemple d’implémentation physique d’un système d’observation selon la figure 1 , - Figure 3 is a schematic representation of another example of physical implementation of an observation system according to Figure 1,
- la figure 4 est une représentation schématique d’encore un autre exemple d’implémentation physique d’un système d’observation selon la figure 1 , et - Figure 4 is a schematic representation of yet another example of physical implementation of an observation system according to Figure 1, and
- la figure 5 est une vue schématique d’un autre exemple de système d’observation.- Figure 5 is a schematic view of another example of an observation system.
Un système d’observation 10 est illustré schématiquement sur la figure 1. An observation system 10 is schematically illustrated in Figure 1.
La représentation est schématique dans la mesure où il s’agit d’une représentation de type fonctionnelle par bloc permettant de bien appréhender le fonctionnement du système d’observation 10. The representation is schematic insofar as it is a representation of the functional type by block allowing a good understanding of the operation of the observation system 10.
Le système d’observation 10 est propre à observer un environnement. The observation system 10 is suitable for observing an environment.
Le système d’observation 10 comporte un capteur événementiel 12, une unité de mesure 14, un dispositif de compensation 16 et une unité d’évaluation 17. The observation system 10 comprises an event sensor 12, a measurement unit 14, a compensation device 16 and an evaluation unit 17.
Le capteur événementiel 12 est propre à générer un flux d’événements par observation de l’environnement dans un intervalle de temps, dit intervalle de temps d’observation. The event sensor 12 is able to generate a stream of events by observing the environment in a time interval, called observation time interval.
Le flux d’événements généré est un flux généralement peu dense. The stream of events generated is generally a sparse stream.
Comme indiqué précédemment, le flux généré est asynchrone, ce qui permet que le capteur événementiel 12 fonctionne à une fréquence élevée. As indicated above, the generated stream is asynchronous, which allows the event sensor 12 to operate at a high frequency.
Plus précisément, le capteur événementiel 12 comporte un ensemble de pixels 20 agencés selon une matrice de pixels 22, une optique de collection 23 et un système de lecture 24. More specifically, event sensor 12 comprises a set of pixels 20 arranged in a matrix of pixels 22, collection optics 23 and a reading system 24.
Chaque pixel 20 est propre à générer un événement sous forme d’une impulsion. Une telle impulsion est souvent usuellement dénommée « spike » en référence à la terminologie anglaise correspondante. Each pixel 20 is capable of generating an event in the form of a pulse. Such a pulse is often usually referred to as a “spike” with reference to the corresponding English terminology.
Pour générer un événement, chaque pixel 20 mesure en permanence l’intensité lumineuse incidente à l’aide d’une photodiode et compare à tout instant la différence relative entre l'intensité lumineuse Icurr mesurée à un instant t et l’intensité lumineuse lprev mesurée à l’instant immédiatement précédent à un seuil de contraste Cth selon la formule suivante : icurr iprev „ j — th. iprev To generate an event, each pixel 20 continuously measures the incident light intensity using a photodiode and compares at any time the relative difference between the light intensity I curr measured at a time t and the light intensity l prev measured at the immediately preceding instant at a contrast threshold C th according to the following formula: icurr iprev „ j — th. iprev
Lorsque la condition précédente est remplie, le pixel 20 génère une impulsion. When the previous condition is fulfilled, the pixel 20 generates a pulse.
En variante, d’autre conditions peuvent être utilisées. Par exemple, la condition est que l’intensité mesurée soit supérieure ou égale à un seuil ou que le temps mis pour atteindre une intensité prédéterminée est inférieur ou égal à un seuil. Alternatively, other conditions may be used. For example, the condition is that the measured intensity is greater than or equal to a threshold or that the time taken to reach a predetermined intensity is less than or equal to a threshold.
Néanmoins, dans chacun des cas, la génération d’impulsion n’a lieu que si la condition est remplie pour garantir un fonctionnement à haute cadence du capteur événementiel 12. Nevertheless, in each of the cases, the pulse generation only takes place if the condition is met to guarantee high-rate operation of the event sensor 12.
Une telle impulsion est souvent exprimée selon le protocole AER. Le sigle AER renvoie à la dénomination anglaise de « Address Event Representation » qui signifie littéralement représentation de l’adresse de l’événement. Such a pulse is often expressed according to the AER protocol. The acronym AER refers to the English name of “Address Event Representation” which literally means representation of the address of the event.
Toutefois, d’autres représentations comme des représentations analogiques (par exemple, par l’émission de plusieurs impulsions pour coder une information) sont également possibles. However, other representations such as analog representations (for example, by the emission of several pulses to encode information) are also possible.
L’optique de collection 23 permet de collecter la lumière incidente et de la guider vers la matrice de pixels 22. The collection optics 23 makes it possible to collect the incident light and to guide it towards the matrix of pixels 22.
Selon l’exemple décrit, l’optique de collection 23 est une matrice de microlentilles dont chaque microlentille est associée à un unique pixel 20. According to the example described, the collection optics 23 is a matrix of microlenses, each microlens of which is associated with a single pixel 20.
Par exemple, chaque microlentille de l’optique de collection 23 est une optique hypergone. For example, each microlens of the collection optic 23 is a hypergone optic.
Une telle optique est plus souvent dénommée optique fisheye (qui signifie littéralement œil de poisson) en référence à son champ de vision très grand. Such optics are more often called fisheye optics (which literally means fish eye) in reference to their very large field of vision.
Ce très grand champ implique que l’optique de collection 23 introduit une grande distorsion qu’il convient de compenser. This very large field implies that the 23 collection lens introduces a large distortion that should be compensated for.
D’autres aberrations géométriques peuvent également être introduites par l’optique de collection 23 comme un vignettage. Other geometric aberrations can also be introduced by the 23 collection optics such as vignetting.
Le système de lecture 24 est un ensemble de circuit électronique générant des informations représentant chaque événement initial sous forme d’une première pluralité de champs d’information dans un premier espace. The reading system 24 is an electronic circuit assembly generating information representing each initial event in the form of a first plurality of information fields in a first space.
Avec un tel formalisme, pour l’exemple décrit, l’impulsion est un triplet à trois éléments A1 , A2 et A3. With such a formalism, for the example described, the impulse is a triplet with three elements A1, A2 and A3.
Le premier champ d’information A1 est l’adresse du pixel 20 qui a généré l’impulsion.The first information field A1 is the address of pixel 20 which generated the pulse.
L’adresse du pixel 20 est, par exemple, encodée en donnant le numéro de ligne et le numéro de colonne de la matrice de pixels 22 où est situé le pixel 20. The address of pixel 20 is, for example, encoded by giving the line number and the column number of the matrix of pixels 22 where pixel 20 is located.
En variante, un codage du type y*xmax + x ou x*ymax + y peut être utilisé. Dans la formule précédente, x désigne le numéro de la colonne du pixel 20, y le numéro de la ligne du pixel 20, xmax le nombre de colonnes et ymax le nombre de lignes de la matrice de pixels 22. Le deuxième champ d’information A2 est l’instant de génération de l’impulsion par le pixel 20 qui a généré l’impulsion. As a variant, a coding of the type y*x max + x or x*y max + y can be used. In the previous formula, x designates the column number of pixel 20, y the row number of pixel 20, x max the number of columns and y max the number of rows of the pixel matrix 22. The second information field A2 is the instant of generation of the pulse by the pixel 20 which generated the pulse.
Cela implique que le capteur événementiel 12 est capable d’horodater la génération d’impulsions avec une bonne précision pour faciliter les traitements ultérieurs du flux d’événements généré. This implies that the event sensor 12 is able to timestamp the generation of pulses with good precision to facilitate subsequent processing of the generated event stream.
Le troisième champ d’information A3 est une valeur relative à l’impulsion. The third information field A3 is a value relating to the pulse.
Dans la suite, à titre d’exemple, le troisième champ d’information A3 est la polarité de l’impulsion. In the following, as an example, the third information field A3 is the polarity of the pulse.
La polarité d’une impulsion est définie comme le signe du gradient d’intensité mesuré par le pixel 20 à l’instant de génération de l’impulsion. The polarity of a pulse is defined as the sign of the intensity gradient measured by pixel 20 at the instant of generation of the pulse.
Selon d’autres modes de réalisation, le troisième champ d’information A3 est la valeur d’intensité lumineuse à l’instant de génération de l’impulsion, la profondeur observée si le capteur événementiel 12 a pour but de mesurer la profondeur, ou encore la valeur précise du gradient d’intensité mesuré. According to other embodiments, the third information field A3 is the light intensity value at the instant of generation of the pulse, the depth observed if the purpose of the event sensor 12 is to measure the depth, or again the precise value of the measured intensity gradient.
En variante, la pluralité de champs d’information dans le premier espace comporte uniquement le premier champ d’information A1 et le deuxième champ d’information A2. Alternatively, the plurality of information fields in the first space includes only the first information field A1 and the second information field A2.
Le système de lecture 24 est propre à assurer l’acheminement du flux d’événements généré vers le dispositif de compensation 16. Cet acheminement est représenté schématiquement par la flèche 26 sur la figure 1 . The reading system 24 is suitable for routing the flow of events generated to the compensation device 16. This routing is represented schematically by the arrow 26 in FIG.
L’unité de mesure 14 est une unité de mesure de mouvement. Measurement unit 14 is a motion measurement unit.
L’unité de mesure 14 est propre à mesurer le mouvement du capteur événementiel 12. The measurement unit 14 is suitable for measuring the movement of the event sensor 12.
Selon l’exemple proposé, l’unité de mesure 14 est une centrale inertielle. According to the proposed example, the measurement unit 14 is an inertial unit.
Une telle centrale inertielle est parfois appelée centrale à inertie ou plus souvent sous l’abréviation IMU qui renvoie à la dénomination anglaise de « Inertial Measurement Unit ». Such an inertial unit is sometimes called an inertial unit or more often under the abbreviation IMU which refers to the English name of "Inertial Measurement Unit".
L’unité de mesure 14 comporte ainsi des gyromètres 28 et des accéléromètres 30 permettant de mesurer les mouvements en rotation et en translation du capteur événementiel 12. The measuring unit 14 thus comprises gyrometers 28 and accelerometers 30 making it possible to measure the movements in rotation and in translation of the event sensor 12.
Selon les cas, les données de sortie de l’unité de mesure 14 de mouvement peuvent être des données brutes ou intégrées. Depending on the case, the output data of the movement measurement unit 14 can be raw or integrated data.
Par exemple, les données intégrées sont exprimées sous la forme d’une matrice de rotation R correspondant aux mouvements en rotation du capteur événementiel 12 ou d’une matrice de translation T correspondant aux mouvements en translation du capteur événementiel 12. En variante, les données relatives à la rotation sont fournies à l’aide d’un quaternion qui est généralement un vecteur à quatre valeurs dont une valeur représente la norme, les autres valeurs étant normées et caractérisant la rotation dans l’espace. For example, the integrated data is expressed in the form of a rotation matrix R corresponding to the rotational movements of the event sensor 12 or a translation matrix T corresponding to the translation movements of the event sensor 12. As a variant, the data relating to the rotation are supplied using a quaternion which is generally a vector with four values, one value of which represents the norm, the other values being normalized and characterizing the rotation in space.
Le dispositif de compensation 16 est un dispositif propre à compenser les mouvements du capteur événementiel 12 dans le flux d’événements généré. The compensation device 16 is a device suitable for compensating the movements of the event sensor 12 in the flow of events generated.
En ce sens, le dispositif de compensation 16 est un dispositif configuré pour mettre en œuvre un procédé de compensation du mouvement du capteur événementiel 12 dans le flux d’événements généré. In this sense, the compensation device 16 is a device configured to implement a method of compensation for the motion of the event sensor 12 in the generated event stream.
Le dispositif de compensation 16 de la figure 1 comporte une unité de compensation 34, une unité de reconstruction 36 et une unité de contrôle 40. The compensation device 16 of FIG. 1 comprises a compensation unit 34, a reconstruction unit 36 and a control unit 40.
L’unité de compensation 34 est une unité de compensation du mouvement de la caméra événementiel 12 dans le flux d’événements généré. The compensation unit 34 is a motion compensation unit of the event camera 12 in the generated event stream.
En ce sens, l’unité de compensation 34 est configurée pour mettre en œuvre une étape du procédé de compensation, à savoir une étape de compensation du mouvement de la caméra événementiel 12 dans le flux d’événements généré. In this sense, the compensation unit 34 is configured to implement a step of the compensation method, namely a step of compensation for the movement of the event camera 12 in the generated event stream.
De ce fait, l’unité de compensation 34 peut être qualifiée d’unité EMC, le sigle EMC renvoyant à la dénomination anglaise de « Ego-Motion Compensation » ou « Ego-Motion Correction » qui signifie littéralement compensation du mouvement propre ou correction du mouvement propre. Therefore, the compensation unit 34 can be described as an EMC unit, the acronym EMC referring to the English name of "Ego-Motion Compensation" or "Ego-Motion Correction" which literally means compensation of the proper movement or correction of the proper movement.
L’unité de compensation 34 prend en entrée le flux d’événements généré dont chaque événement est une impulsion caractérisée par un triplet (A1 , A2, A3). The compensation unit 34 takes as input the stream of events generated, each event of which is a pulse characterized by a triplet (A1, A2, A3).
L’unité de compensation 34 est propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel 12 pendant l’intervalle de temps d’observation. The compensation unit 34 is able to receive measurements of the movement of the event sensor 12 during the observation time interval.
Plus spécifiquement, l’unité de compensation 34 reçoit les données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 de l’unité de contrôle 40 qui seront décrites ultérieurement. More specifically, the compensation unit 34 receives the data relating to the movement of the event sensor 12 from the control unit 40 which will be described later.
L’unité de compensation 34 est également propre à appliquer une technique de compensation au flux d’événements généré en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps d’observation. The compensation unit 34 is also capable of applying a compensation technique to the event stream generated according to the data received to obtain a compensated event stream in the observation time interval.
L’unité de reconstruction 36 est une unité de reconstruction de trames. The reconstruction unit 36 is a frame reconstruction unit.
L’unité de reconstruction 36 est propre à générer des trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps. The reconstruction unit 36 is able to generate corrected frames from the stream of events compensated in the time interval.
Une telle unité de reconstruction 36 peut être nommée unité EFR, le sigle EFG renvoyant à la dénomination anglaise de « Event-Frame Generation » qui signifie littéralement génération de trames événementielles. L’unité de reconstruction 36 prend en entrée le flux d’événements compensé provenant de l’unité de compensation 34 comme l’indique la flèche 44 sur la figure 1 et permet d’obtenir en sortie des trames corrigées ainsi qu’illustré schématiquement par la flèche 45 sur la figure 1. Such a reconstruction unit 36 can be called EFR unit, the acronym EFG referring to the English denomination of “Event-Frame Generation” which literally means generation of event frames. The reconstruction unit 36 takes as input the stream of compensated events coming from the compensation unit 34 as indicated by the arrow 44 in FIG. 1 and makes it possible to obtain corrected frames as output, as illustrated diagrammatically by the arrow 45 in figure 1.
Selon l’exemple décrit, l’unité de reconstruction 36 laisse la valeur du troisième champ d’information A3 inchangée pour chaque événement de la trame à reconstruire. According to the example described, the reconstruction unit 36 leaves the value of the third information field A3 unchanged for each event of the frame to be reconstructed.
En variante, l’unité de reconstruction 36 est également propre à modifier également la valeur du troisième champ d’information A3 de chaque événement de la trame à reconstruire. As a variant, the reconstruction unit 36 is also capable of also modifying the value of the third information field A3 of each event of the frame to be reconstructed.
Les trames corrigées sont envoyées à l’unité d’évaluation 17 comme le montre la flèche 46 et/ou utilisées comme sortie pour une autre application comme l’affichage. The corrected frames are sent to evaluation unit 17 as shown by arrow 46 and/or used as output for another application such as display.
L’unité d’évaluation 17 est une unité d’évaluation de la position du capteur événementiel. The evaluation unit 17 is a unit for evaluating the position of the event sensor.
L’unité d’évaluation 17 est propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel 12 comme le montre la flèche 48 The evaluation unit 17 is able to receive measurements of the movement of the event sensor 12 as shown by the arrow 48
Plus spécifiquement, l’unité d’évaluation 17 reçoit les données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 de l’unité de mesure 14 de mouvement qui sont, dans l’exemple décrit, la matrice de rotation R et la matrice de translation T. More specifically, the evaluation unit 17 receives the data relating to the movement of the event sensor 12 of the movement measurement unit 14 which are, in the example described, the rotation matrix R and the translation matrix T.
L’unité d’évaluation 17 est également propre à appliquer une technique d’évaluation aux trames reconstruites en fonction des mesures reçues pour obtenir des positions évaluées du capteur événementiel 12 dans l’intervalle de temps. The evaluation unit 17 is also capable of applying an evaluation technique to the frames reconstructed according to the measurements received to obtain evaluated positions of the event sensor 12 in the time interval.
Selon un exemple, la technique d’évaluation est une technique d’odométrie visuelle inertielle. In one example, the evaluation technique is a visual inertial odometry technique.
La technique d’odométrie visuelle inertielle est plus souvent désignée sous l’acronyme VIO qui renvoie à la dénomination « Visual Inertial Odometry ». The visual inertial odometry technique is more often referred to by the acronym VIO which refers to the name "Visual Inertial Odometry".
Par définition, une telle technique est une technique de fusion de données provenant d’un capteur visuel et d’une centrale inertielle. Ici, la technique est une technique de fusion des données du capteur événementiel 12 et de l’unité de mesure 14. By definition, such a technique is a technique for merging data from a visual sensor and an inertial unit. Here, the technique is a technique of merging the data of the event sensor 12 and the measurement unit 14.
Selon un autre exemple, la technique d’évaluation est une technique de localisation et de cartographie simultanée. According to another example, the evaluation technique is a simultaneous localization and mapping technique.
La technique de localisation et de cartographie simultanée est plus souvent désignée sous l’acronyme SLAM qui renvoie à la dénomination « Simultaneous Localisation and Mapping ». The simultaneous localization and mapping technique is more often referred to by the acronym SLAM, which refers to the name "Simultaneous Localization and Mapping".
La technique SLAM est une technique VIO comportant en outre une étape d’optimisation mathématique de toutes les positions évaluées avec le temps. Dans chacun des cas, il est obtenu en sortie de l’unité d’évaluation 17 une évaluation de la position de la caméra événementiel 12 comme le montre le flèche 50. The SLAM technique is a VIO technique further comprising a step of mathematical optimization of all the positions evaluated over time. In each case, an evaluation of the position of the event camera 12 is obtained at the output of the evaluation unit 17 as shown by the arrow 50.
L’unité de contrôle 40 est une unité de contrôle de l’unité de compensation 34. Control unit 40 is a control unit of compensation unit 34.
L’unité de contrôle 40 est distincte de l’unité d’évaluation 17. The control unit 40 is distinct from the evaluation unit 17.
L’unité de contrôle 40 est propre à contrôler l’unité de compensation 34 par envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel 12. The control unit 40 is able to control the compensation unit 34 by sending data relating to the movement of the event sensor 12.
Plus précisément, l’unité de contrôle 40 est propre à modifier la sortie 44 de l’unité de compensation 34 en envoyant à l’unité de compensation 34 des données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 qui sont différentes. More precisely, the control unit 40 is capable of modifying the output 44 of the compensation unit 34 by sending to the compensation unit 34 data relating to the movement of the event sensor 12 which are different.
Cela signifie que selon les données envoyées par l’unité de contrôle 40, pour un même flux d’événements généré, l’unité de compensation 34 enverra vers l’unité de reconstruction 36 un flux d’événements compensé différent. This means that according to the data sent by the control unit 40, for the same stream of events generated, the compensation unit 34 will send to the reconstruction unit 36 a different stream of compensated events.
Dans la suite de la description, pour bien distinguer ces sorties différentes, il sera employé le terme de « mode de fonctionnement » de l’unité de compensation 34. In the remainder of the description, to clearly distinguish these different outputs, the term "operating mode" of the compensation unit 34 will be used.
Chaque mode de fonctionnement est associé à un type de données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 respectif. Each operating mode is associated with a type of data relating to the movement of the respective event sensor 12.
Des données sont de types différents si leur contenu est différent ou, si leur contenu est identique, la précision attendue associée est très différente. Data are of different types if their content is different or, if their content is identical, the associated expected precision is very different.
Selon cette terminologie, l’unité de contrôle 40 contrôle le mode de fonctionnement de l’unité de compensation 34 en émettant les données relatives aux mouvements. According to this terminology, the control unit 40 controls the mode of operation of the compensation unit 34 by transmitting the data relating to the movements.
Selon l’exemple de la figure 1 , l’unité de contrôle 40 est propre à envoyer trois types différents de données relatives au mouvement du capteur événementiel 12, ce qui signifie que l’unité de compensation 34 est propre à fonctionner selon trois modes de fonctionnements. According to the example of FIG. 1, the control unit 40 is able to send three different types of data relating to the movement of the event sensor 12, which means that the compensation unit 34 is able to operate according to three modes of operations.
Par ailleurs, l’unité de contrôle 40 comporte plusieurs sous-unités, à savoir une sous- unité de réception 52, une sous-unité de traitement 54, une sous-unité d’émission 56 et une sous-unité de détermination 58. Furthermore, the control unit 40 comprises several sub-units, namely a reception sub-unit 52, a processing sub-unit 54, a transmission sub-unit 56 and a determination sub-unit 58.
Dans le premier mode de fonctionnement, l’unité de contrôle 40 est propre à envoyer une information d’absence de données relatives au mouvement du capteur événementiel 12. In the first mode of operation, the control unit 40 is able to send information on the absence of data relating to the movement of the event sensor 12.
Cela signifie que la sous-unité d’émission 56 n’envoie aucune donnée chiffrée relative au mouvement du capteur événementiel 12. This means that the transmission subunit 56 does not send any encrypted data relating to the movement of the event sensor 12.
Dans un tel mode de fonctionnement, l’unité de compensation 34 délivre en sortie un flux d’événements corrigés identiques au flux d’événements généré par le capteur événementiel 12. L’unité de compensation 34 n’introduit ainsi aucune compensation dans le flux d’événement généré. In such a mode of operation, the compensation unit 34 outputs a stream of corrected events identical to the stream of events generated by the event sensor 12. The compensation unit 34 thus does not introduce any compensation into the generated event stream.
Dans le premier mode de fonctionnement, l’unité de compensation 34 est ainsi inhibée. Le premier mode de fonctionnement est ainsi un mode d’inhibition dans l’exemple de la figure 1 . In the first operating mode, the compensation unit 34 is thus inhibited. The first mode of operation is thus an inhibition mode in the example of figure 1 .
Dans le deuxième mode de fonctionnement, l’unité de contrôle 40 est propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel 12. In the second mode of operation, the control unit 40 is able to receive measurements of the movement of the event sensor 12.
En l’occurrence, la sous-unité de réception 52 est en liaison avec l’unité de mesure 14 comme le montre la flèche 63. In this case, the receiving subunit 52 is linked to the measuring unit 14 as shown by the arrow 63.
La sous-unité de traitement 54 est alors propre à mettre en œuvre un traitement sur les données de mesures reçues pour obtenir des données traitées. The processing subunit 54 is then able to implement a processing on the measurement data received to obtain processed data.
Par exemple, le traitement est une intégration temporelle d’au moins certaines des mesures reçues. For example, the processing is a temporal integration of at least some of the measurements received.
A titre d’illustration, l’intégration temporelle est un filtre de Madgwick, par exemple appliquée à la vitesse angulaire. Cela est très efficace lorsque le mouvement du capteur événementiel 12 est principalement rotatif. By way of illustration, time integration is a Madgwick filter, for example applied to angular velocity. This is very effective when the movement of the event sensor 12 is mainly rotary.
L’unité de contrôle 40 est alors propre à envoyer les données traitées à l’unité de compensation 34. Plus précisément, c’est la sous-unité d’émission 56 qui envoie les données traitées à l’unité de compensation 34. The control unit 40 is then able to send the processed data to the compensation unit 34. More precisely, it is the transmission subunit 56 which sends the processed data to the compensation unit 34.
Ces données traitées sont les valeurs des matrices de rotation R et de translation T.These processed data are the values of the rotation R and translation T matrices.
Dans ce deuxième cas, la matrice de translation T correspond à la matrice nulle (en l’occurrence, la matrice de translation T est un vecteur de 3 valeurs nulles). In this second case, the translation matrix T corresponds to the null matrix (in this case, the translation matrix T is a vector of 3 null values).
Le deuxième mode de fonctionnement et le premier mode de fonctionnement diffèrent donc l’un de l’autre par la nature des données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 fournies. En effet, dans un cas, aucune donnée n’est transmise alors que dans l’autre cas, ce sont des mesures (ici traitées) provenant de l’unité de mesure 14. The second mode of operation and the first mode of operation therefore differ from each other by the nature of the data relating to the movement of the event sensor 12 provided. Indeed, in one case, no data is transmitted while in the other case, these are measurements (processed here) coming from the measurement unit 14.
Le fonctionnement de l’unité de compensation 34 dans le deuxième mode est ainsi un fonctionnement impliquant l’application de la technique de compensation et donc une modification du flux d’événements généré. The operation of the compensation unit 34 in the second mode is thus an operation involving the application of the compensation technique and therefore a modification of the flow of events generated.
Selon l’exemple de la figure 1 , la technique de compensation comporte une opération d’annulation de la distorsion introduite par l’optique de collection 23 suivie par d’une opération de compensation du mouvement du capteur événementiel 12. According to the example in Figure 1, the compensation technique includes an operation to cancel the distortion introduced by the collection optics 23 followed by an operation to compensate for the movement of the event sensor 12.
Lors de l’opération d’annulation, le premier champ d’information A2 relatif à la position d’un pixel est modifié en prenant en compte la distorsion. Il est à noter que l’opération d’annulation peut être remplacée ou complétée par une opération de compensation partielle des aberrations optiques introduites par l’optique de collection 23. During the cancellation operation, the first information field A2 relating to the position of a pixel is modified by taking the distortion into account. It should be noted that the cancellation operation can be replaced or supplemented by an operation of partial compensation of the optical aberrations introduced by the collection optics 23.
L’opération de compensation corrige la position des impulsions corrigées par l’opération d’annulation en fonction des mouvements du capteur événementiel 12. The compensation operation corrects the position of the pulses corrected by the cancellation operation according to the movements of the event sensor 12.
L’opération de compensation permet de réduire au minimum le nombre d’impulsions émises. The compensation operation makes it possible to reduce the number of pulses emitted to a minimum.
En effet, avec le mouvement du capteur événementiel 12, différents pixels 20 génèrent des impulsions même en présence d’un objet immobile. L’opération de compensation permet que ces différentes impulsions ne soient pas répétées et soient attribuées au même pixel 20 (ou à défaut au même ensemble de pixels 20 si l’objet est étendu). Indeed, with the movement of the event sensor 12, different pixels 20 generate pulses even in the presence of a stationary object. The compensation operation ensures that these different pulses are not repeated and are assigned to the same 20 pixel (or failing that to the same set of 20 pixels if the object is extended).
Ainsi, la quantité d’impulsions émises par le capteur événementiel 12 est grandement réduite grâce à l’unité de compensation 34. Thus, the quantity of pulses emitted by the event sensor 12 is greatly reduced thanks to the compensation unit 34.
Par exemple, l’opération de compensation des mouvements du capteur événementiel 12 comporte la mise en œuvre de deux sous-opérations successives pour chaque impulsion. For example, the motion compensation operation of the event sensor 12 includes the implementation of two successive sub-operations for each pulse.
Lors de la première sous-opération, il est déterminé la valeur de la matrice de rotation R et de la matrice de translation T à l’instant de génération de l’impulsion. Une telle détermination est, par exemple, mise en œuvre par une interpolation, notamment entre les matrices de rotation R et les matrices de translation T les plus proches de l’instant de génération de l’impulsion. During the first sub-operation, the value of the rotation matrix R and of the translation matrix T at the instant of generation of the pulse is determined. Such a determination is, for example, implemented by an interpolation, in particular between the rotation matrices R and the translation matrices T closest to the moment of generation of the pulse.
La deuxième sous-opération consiste alors à multiplier les coordonnées obtenues en sortie de la première opération avec la matrice de rotation R et d’ajouter ensuite la matrice de de translation T pour obtenir les coordonnées de l’impulsion après prise en compte du mouvement propre du capteur événementiel 12. The second sub-operation then consists in multiplying the coordinates obtained at the output of the first operation with the rotation matrix R and then adding the translation matrix T to obtain the coordinates of the pulse after taking into account the proper motion of the event sensor 12.
Selon un autre mode de réalisation, la technique de compensation est un algorithme d’apprentissage automatique. According to another embodiment, the compensation technique is a machine learning algorithm.
Un tel algorithme est plus souvent désigné sous l’appellation de « machine learning » du fait de la terminologie anglaise correspondante. Such an algorithm is more often referred to as "machine learning" because of the corresponding English terminology.
Par exemple, l’algorithme est un réseau de neurones. For example, the algorithm is a neural network.
Dans chacun des cas, il est obtenu un flux d’événements compensé avec les mesures provenant de l’unité de mesure 14. In each case, a stream of events compensated with the measurements coming from the measurement unit 14 is obtained.
Dans le troisième mode de fonctionnement, l’unité de contrôle 40 est propre à recevoir les positions évaluées du capteur événementiel 12. Ces positions évaluées proviennent de l’unité d’évaluation 17 comme le montre la flèche 68. En l’occurrence, la sous-unité de réception 52 est en liaison avec l’unité d’évaluation 17. In the third mode of operation, the control unit 40 is able to receive the positions evaluated from the event sensor 12. These evaluated positions come from the evaluation unit 17 as shown by the arrow 68. In this case, the receiving subunit 52 is linked to the evaluation unit 17.
L’unité de contrôle 40 est alors propre à envoyer les positions évaluées à l’unité de compensation 34. Plus précisément, c’est la sous-unité d’émission 56 qui envoie les positions évaluées à l’unité de compensation 34. The control unit 40 is then able to send the positions evaluated to the compensation unit 34. More precisely, it is the transmission sub-unit 56 which sends the positions evaluated to the compensation unit 34.
Comme pour le cas du deuxième mode de fonctionnement, le troisième mode de fonctionnement et le premier mode de fonctionnement diffèrent donc l’un de l’autre par la nature des données relatives au mouvement du capteur du capteur événementiel 12 fournies. En effet, dans un cas, aucune donnée n’est transmise alors que dans l’autre cas, ce sont des positions évaluées provenant de l’unité d’évaluation 17. As in the case of the second mode of operation, the third mode of operation and the first mode of operation therefore differ from each other in the nature of the data relating to the movement of the sensor of the event sensor 12 supplied. Indeed, in one case, no data is transmitted while in the other case, these are evaluated positions coming from the evaluation unit 17.
Toutefois, même si le contenu des données envoyées dans le deuxième mode de fonctionnement et le troisième mode de fonctionnement sont identiques (il s’agit bien de données relatives au mouvement du capteur événementiel), la précision attendue associée est très différente, ce qui justifie que leur type diffère. En effet, les données envoyées dans le deuxième mode ne tiennent pas compte du flux d’événements généré par le capteur événementiel 12 au contraire des données envoyées dans le troisième mode qui sont obtenues par l’unité d’évaluation 17 à partir des trames reconstruites, elle-même obtenues à l’aide du flux d’événements compensé. However, even if the content of the data sent in the second operating mode and the third operating mode are identical (it is indeed data relating to the movement of the event sensor), the associated expected precision is very different, which justifies that their type differs. Indeed, the data sent in the second mode do not take into account the flow of events generated by the event sensor 12, unlike the data sent in the third mode which are obtained by the evaluation unit 17 from the reconstructed frames. , itself obtained using the compensated event stream.
Selon l’exemple décrit, c’est la sous-unité de détermination 58 qui est chargée de déterminer les données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 à envoyer, et par là, le mode de fonctionnement de l’unité de compensation 34. According to the example described, it is the determination subunit 58 which is responsible for determining the data relating to the movement of the event sensor 12 to be sent, and thereby the mode of operation of the compensation unit 34.
La sous-unité de détermination 58 détermine les données à envoyer en fonction des données reçues par l’unité de contrôle 40. The determination subunit 58 determines the data to be sent based on the data received by the control unit 40.
Par exemple, la sous-unité de détermination 58 envoie à l’unité de compensation 34 les données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 qui sont les plus précises. For example, the determination subunit 58 sends to the compensation unit 34 the data relating to the movement of the event sensor 12 which is the most precise.
Ainsi, en l’absence de données reçues par la sous-unité de réception 52, la sous- unité de détermination 58 impose un fonctionnement de l’unité de compensation 34 selon le premier mode de fonctionnement. Thus, in the absence of data received by the reception sub-unit 52, the determination sub-unit 58 imposes an operation of the compensation unit 34 according to the first mode of operation.
Si la sous-unité de réception 52 reçoit uniquement des données correspondant au deuxième mode de fonctionnement ou au troisième mode de fonctionnement, la sous-unité de détermination 58 choisit d’envoyer les données reçues qui sont plus précises qu’aucune donnée et donc d’imposer un fonctionnement de l’unité de compensation 34 selon le mode de fonctionnement des données reçues par la sous-unité de réception 52. If the receiving subunit 52 only receives data corresponding to the second mode of operation or the third mode of operation, the determination subunit 58 chooses to send the received data which is more precise than no data and therefore d impose an operation of the compensation unit 34 according to the mode of operation of the data received by the reception sub-unit 52.
Lorsque la sous-unité de réception 52 reçoit à la fois des données correspondant au deuxième mode de fonctionnement et des données correspondant au troisième mode de fonctionnement, la sous-unité de détermination 58 choisit d’envoyer les données correspondant au troisième mode de fonctionnement qui sont normalement les plus précises. La sous-unité de détermination 58 impose ainsi un fonctionnement de l’unité de compensation 34 selon le troisième mode de fonctionnement. When the receiving subunit 52 receives both data corresponding to the second mode of operation and data corresponding to the third mode of operation, the determination subunit 58 chooses to send the data corresponding to the third mode of operation which are normally the most accurate. The determination sub-unit 58 thus imposes an operation of the compensation unit 34 according to the third mode of operation.
Bien entendu, l’exemple qui vient d’être décrit est généralisable à un nombre quelconque de type de données. En particulier, il est particulièrement avantageux que la sous-unité de détermination 58 puisse fonctionner selon cinq modes de fonctionnement distincts, à savoir aucune donnée, des données résultant d’une intégration en rotation uniquement des données de l’unité de mesure 14, des données résultant d’une intégration « totale » (rotation et translation) des données de l’unité de mesure 14, des données résultant d’une application d’une technique VIO et des données résultant d’une application d’une technique SLAM. Of course, the example that has just been described can be generalized to any number of data types. In particular, it is particularly advantageous for the determination sub-unit 58 to be able to operate according to five distinct operating modes, namely no data, data resulting from integration in rotation only of the data from the measurement unit 14, data resulting from a “total” integration (rotation and translation) of the data of the measuring unit 14, of the data resulting from an application of a VIO technique and of the data resulting from an application of a SLAM technique.
Il peut être noté dès à présent que la provenance de ces données est indifférente pour la sous-unité de détermination 58, celle-ci pouvant provenir de la sous-unité de traitement 54 comme de l’unité d’évaluation 17 ou tout autre unité en communication avec l’unité de contrôle 40. It can now be noted that the origin of these data is irrelevant for the determination sub-unit 58, it being able to come from the processing sub-unit 54 as well as from the evaluation unit 17 or any other unit in communication with the control unit 40.
Il ressort de la description précédente que la sous-unité de détermination 58 peut être vue comme une sous-unité de contrôle des données relatives au mouvement du capteur événementiel 12. It emerges from the preceding description that the determination sub-unit 58 can be seen as a data control sub-unit relating to the movement of the event sensor 12.
La sous-unité de détermination 58 confère ainsi à l’unité de contrôle 40 une fonction de basculement entre les différents modes de fonctionnement possibles de l’unité de compensation 34. The determination sub-unit 58 thus confers on the control unit 40 a function of switching between the different possible operating modes of the compensation unit 34.
L’unité de contrôle 40 permet de résoudre élégamment le problème d’initialisation du dispositif de compensation 16. The control unit 40 makes it possible to elegantly solve the problem of initializing the compensation device 16.
En effet, pour fonctionner l’unité de compensation 34 a besoin de la sortie de l’unité d’évaluation 17 qui elle-même a besoin de la sortie de l’unité de compensation 34 qui est utilisée par l’unité de reconstruction 36. Indeed, to operate the compensation unit 34 needs the output of the evaluation unit 17 which itself needs the output of the compensation unit 34 which is used by the reconstruction unit 36 .
L’unité de contrôle 40 initialise efficacement le dispositif de compensation 16 en permettant à l’unité d’évaluation 17 de fonctionner sans compensation du mouvement. Control unit 40 effectively initializes compensation device 16 by allowing evaluation unit 17 to operate without motion compensation.
Le dispositif de compensation 16 est ainsi compatible avec tout type de technique d’évaluation, y compris des techniques d’évaluation n’ayant pas de protocole d’initialisation et même des techniques d’odométrie visuelle non inertielle. Les techniques d’odométrie visuelle non inertielle sont plus souvent dénommées par l’acronyme VO renvoyant à la dénomination anglaise correspondante de « Visual Odometry ». The compensation device 16 is thus compatible with any type of evaluation technique, including evaluation techniques having no initialization protocol and even non-inertial visual odometry techniques. Non-inertial visual odometry techniques are more often referred to by the acronym VO referring to the corresponding English name of “Visual Odometry”.
Comme expliqué précédemment, l’unité de contrôle 40 permet également d’imposer un mode de fonctionnement adapté aux données relatives au mouvement dont on dispose. En outre, l’ajout de l’unité de contrôle 40 effectue très peu de calculs pour mettre en œuvre une telle adaptabilité. As explained previously, the control unit 40 also makes it possible to impose an operating mode adapted to the data relating to the movement which is available. Furthermore, the addition of the control unit 40 performs very little calculation to implement such adaptability.
L’unité de contrôle 40 impacte ainsi très peu le poids, l’encombrement et la puissance énergétique du dispositif de compensation 16. The control unit 40 thus has very little impact on the weight, size and energy power of the compensation device 16.
Le système d’observation 10, et notamment le dispositif de compensation 16, est ainsi propre à mettre en œuvre un procédé permettant de rendre compatible n'importe quel algorithme de localisation spatiale avec un capteur événementiel 12. The observation system 10, and in particular the compensation device 16, is thus able to implement a method making it possible to make any spatial localization algorithm compatible with an event sensor 12.
De plus, le procédé que le système d’observation 10 est propre à mettre en œuvre permet aussi d'adapter le traitement à la scène de sorte à améliorer l'efficacité calculatoire et/ou la qualité de traitement In addition, the method that the observation system 10 is capable of implementing also makes it possible to adapt the processing to the scene so as to improve the computational efficiency and/or the processing quality.
Grâce aux avantages précités, un tel système d’observation 10 est compatible avec une implémentation physique embarquée. Thanks to the aforementioned advantages, such an observation system 10 is compatible with an on-board physical implementation.
Un exemple d’une telle implémentation est maintenant décrit en référence à la figure 2. An example of such an implementation is now described with reference to Figure 2.
Dans l’exemple illustré, le système d’observation 10 est un empilement 78 de deux couches 80 et 82 le long d’une direction d’empilement. In the example illustrated, the observation system 10 is a stack 78 of two layers 80 and 82 along a stacking direction.
La première couche 80 et la deuxième couche 82 sont superposées. The first layer 80 and the second layer 82 are superimposed.
Le capteur événementiel 12 est fabriqué dans la première couche 80. The event sensor 12 is fabricated in the first layer 80.
Pour cela, une technique BSI est, par exemple, utilisée. For this, a BSI technique is, for example, used.
L’acronyme BSI renvoie à la terminologie anglaise de « Backside Illumination » signifiant littéralement illumination par l’arrière et désigne une technique de fabrication d’un capteur dans laquelle les photodiodes des pixels 20 sont positionnées en contact directe avec l’optique de collection 23. The acronym BSI refers to the English terminology of "Backside Illumination" literally meaning illumination from behind and designates a technique for manufacturing a sensor in which the photodiodes of the pixels 20 are positioned in direct contact with the collection optics 23 .
Dans la deuxième couche 82, le dispositif de compensation 16 est réalisé sous la matrice de pixels 22. In the second layer 82, the compensation device 16 is made under the matrix of pixels 22.
Cela permet de limiter le système de lecture 24 à de simples connexions puisque l’accès parallèle à chaque pixel 20 est permis. This makes it possible to limit the reading system 24 to simple connections since parallel access to each pixel 20 is permitted.
La deuxième couche 82 est reliée à la première couche 80 par des liaisons 84 tridimensionnelles cuivre-cuivre. Un tel type de liaison 84 est plus souvent dénommée 3D bonding en référence à la terminologie anglaise correspondante. The second layer 82 is connected to the first layer 80 by three-dimensional copper-copper bonds 84. Such a type of bond 84 is more often referred to as 3D bonding with reference to the corresponding English terminology.
Lorsqu’il n’est pas possible d’implémenter physiquement l’unité de contrôle 40 et l’unité de compensation 34, l’unité de reconstruction 36 et l’unité d’évaluation 17 sur la même couche 82 pour des questions d’encombrement, une troisième couche 86 est utilisée. When it is not possible to physically implement the control unit 40 and the compensation unit 34, the reconstruction unit 36 and the evaluation unit 17 on the same layer 82 for reasons of bulk, a third layer 86 is used.
La troisième couche 86 fait partie de l’empilement 78 et est superposée avec la première couche 80 et la deuxième couche 82. Dans une telle configuration illustrée schématiquement sur la figure 3, la deuxième couche 82 comprend l’unité de contrôle 40 alors que la troisième couche 86 comporte l’unité de compensation 34, l’unité de reconstruction 36 et l’unité d’évaluation 17. The third layer 86 is part of the stack 78 and is superimposed with the first layer 80 and the second layer 82. In such a configuration illustrated schematically in Figure 3, the second layer 82 comprises the control unit 40 while the third layer 86 comprises the compensation unit 34, the reconstruction unit 36 and the evaluation unit 17 .
Pour assurer la communication entre la deuxième couche 82 et la troisième couche 86, la deuxième couche 82 est pourvue de vias traversants 88. To ensure communication between the second layer 82 and the third layer 86, the second layer 82 is provided with through vias 88.
Un via traversant 88 est plus souvent désigné selon la terminologie anglaise de « through-silicon via » et désigne un contact électrique s’étendant le long de la direction d’empilement et débouchant, c’est-à-dire s’étendant d’une face de la deuxième couche 82 à l’autre face de la deuxième couche 82. A through-via 88 is more often designated according to the English terminology of "through-silicon via" and designates an electrical contact extending along the stacking direction and emerging, that is to say extending from one side of the second layer 82 to the other side of the second layer 82.
Une telle implémentation permet une communication de type parallèle entre la deuxième couche 82 et la troisième couche 86. Such an implementation allows parallel type communication between the second layer 82 and the third layer 86.
Alternativement, comme visible sur la figure 4, la communication entre la deuxième couche 82 et la troisième couche 86 est assurée par une interconnexion série 90 impliquant l’emploi d’une unité de mise en série des données (non représentée sur la figure 4) en sortie de l’unité de contrôle 40. Alternatively, as seen in Figure 4, the communication between the second layer 82 and the third layer 86 is ensured by a serial interconnection 90 involving the use of a data serialization unit (not shown in Figure 4) at the output of the control unit 40.
Une telle implémentation est indiquée lorsque l’emploi de vias traversants 88 empêche d’implémenter physiquement l’unité de contrôle 40. En effet, chaque via traversant 88 réduit l’espace utile, c’est-à-dire l’espace dans lequel l’unité de contrôle 40 peut être fabriquée, ce qui peut rendre impossible d’implémenter physiquement l’unité de contrôle 40 par manque de place. Dans l’implémentation avec une interconnexion série 90, l’espace utile est au contraire très peu réduit comme l’illustre la comparaison entre les figures 3 et 4. Such an implementation is indicated when the use of through vias 88 prevents the physical implementation of the control unit 40. Indeed, each through via 88 reduces the useful space, that is to say the space in which the control unit 40 can be manufactured, which may make it impossible to physically implement the control unit 40 for lack of space. In the implementation with a 90 series interconnection, the useful space is on the contrary very little reduced as illustrated by the comparison between figures 3 and 4.
Dans chacun des cas proposés aux figures 2 à 4, le capteur événementiel 12 et le dispositif de compensation 16 font partie d’un même empilement 78 d’au moins deux couches 80, 82 et 86, la première couche 80 de l’empilement 78 comportant le capteur événementiel 12, l’au moins une autre couche 82 et éventuellement 86 de l’empilement 78 comportant l’unité de projection 34 et l’unité de compensation 34). In each of the cases proposed in FIGS. 2 to 4, the event sensor 12 and the compensation device 16 form part of the same stack 78 of at least two layers 80, 82 and 86, the first layer 80 of the stack 78 comprising the event sensor 12, the at least one other layer 82 and possibly 86 of the stack 78 comprising the projection unit 34 and the compensation unit 34).
Le système d’observation 10 ainsi implémenté physiquement présente l’avantage d’être un système embarqué de faible encombrement. The observation system 10 thus physically implemented has the advantage of being a compact on-board system.
D’autres modes de réalisation du système d’observation 10 sont encore possibles.Other embodiments of the observation system 10 are still possible.
Par exemple, l’unité de compensation 34 est réalisée sur un autre composant, le composant et l’unité de compensation 34 étant rapportés sur un substrat comprenant des connexions électriques. For example, the compensation unit 34 is made on another component, the component and the compensation unit 34 being attached to a substrate comprising electrical connections.
Selon un mode de réalisation, le substrat est un interposeur. According to one embodiment, the substrate is an interposer.
En variante ou en complément, le système d’observation 10 comporte un filtrage additionnel qui est mis en œuvre au niveau du capteur événementiel 12. Le filtrage est, par exemple, un filtrage par groupe de pixels (typiquement 4). Lorsqu’un seul pixel d’un groupe de pixels génère un événement sans corrélation avec ses voisins, cet événement est considéré comme du bruit et donc éliminé. As a variant or in addition, the observation system 10 comprises additional filtering which is implemented at the level of the event sensor 12. The filtering is, for example, a filtering by group of pixels (typically 4). When a single pixel of a group of pixels generates an event without correlation with its neighbors, this event is considered as noise and therefore eliminated.
Pour améliorer un tel filtrage, le groupe de pixels peut, dans certains cas, être programmable selon des règles. To improve such filtering, the group of pixels can, in certain cases, be programmable according to rules.
Selon un autre mode de réalisation, le flux d’événements est représenté non sous la forme d’un flux non-continu et asynchrone d’impulsions mais comme une succession de matrices creuses, c’est-à-dire des matrices principalement vides. According to another embodiment, the flow of events is represented not in the form of a non-continuous and asynchronous flow of pulses but as a succession of sparse matrices, that is to say mainly empty matrices.
Selon une variante ou en complément, le système d’observation 10 comporte, en outre, une unité d’obtention. According to a variant or in addition, the observation system 10 further comprises a unit for obtaining.
L’unité d’obtention est propre à déterminer au moins une caractéristique relative à la nature du mouvement de l’objet. The obtaining unit is suitable for determining at least one characteristic relating to the nature of the movement of the object.
Notamment, l’unité d’obtention peut déterminer si la nature du mouvement est principalement rotationnelle. In particular, the obtaining unit can determine whether the nature of the movement is mainly rotational.
Dans un tel cas, la sous-unité de détermination 58 est propre à envoyer les données issues de la sous-unité de traitement 54 et non les données provenant de l’unité d’évaluation 17. In such a case, the determination sub-unit 58 is able to send the data coming from the processing sub-unit 54 and not the data coming from the evaluation unit 17.
En référence à la figure 5 décrite ci-après, il est également possible d’implémenter cet envoi en contrôlant le fonctionnement de l’unité d’évaluation 17. With reference to FIG. 5 described below, it is also possible to implement this sending by controlling the operation of the evaluation unit 17.
Cela revient d’une certaine façon à inhiber l’unité d’évaluation 17, sa précision calculatoire n’étant pas utile pour compenser le mouvement du capteur événementiel 12. In a way, this amounts to inhibiting the evaluation unit 17, its calculation precision not being useful to compensate for the movement of the event sensor 12.
En variante, la nature peut aussi indiquer la vitesse du mouvement du capteur événementiel 12, par exemple, une vitesse lente (inférieure ou égale à un premier seuil) et une vitesse rapide (supérieure ou égale à un deuxième seuil, le deuxième seuil étant supérieur ou égal au premier seuil). As a variant, the nature can also indicate the speed of the movement of the event sensor 12, for example, a slow speed (less than or equal to a first threshold) and a fast speed (greater than or equal to a second threshold, the second threshold being higher or equal to the first threshold).
L’unité d’obtention est en liaison avec la sous-unité de réception 52 de l’unité de contrôle 40 pour que la sous-unité de réception 52 reçoive les données relatives à la nature du mouvement. The obtaining unit is linked with the receiving subunit 52 of the control unit 40 so that the receiving subunit 52 receives the data relating to the nature of the movement.
La sous-unité de détermination 58 détermine alors les données à envoyer en fonction des données reçues par l’unité de contrôle 40 et également en fonction de la nature du mouvement. The determination subunit 58 then determines the data to be sent according to the data received by the control unit 40 and also according to the nature of the movement.
Cela permet d’obtenir un flux d’événements compensé dans lequel le mouvement du capteur événementiel 12 est mieux compensé pendant l’intervalle de temps d’observation. This makes it possible to obtain a compensated event stream in which the movement of the event sensor 12 is better compensated during the observation time interval.
Il est à noter que rien n’empêche que l’unité de détermination 90 et une unité de modification soient implémentées physiquement à proximité du capteur événementiel 12, notamment dans la troisième couche 86. Un autre mode de réalisation est présenté en référence à la figure 5. It should be noted that nothing prevents the determination unit 90 and a modification unit from being physically implemented close to the event sensor 12, in particular in the third layer 86. Another embodiment is presented with reference to Figure 5.
Dans ce mode de réalisation, la sous-unité de traitement 54 fait partie de l’unité d’évaluation 17 qui comprend, en outre, une sous-unité d’évaluation 100 propre à mettre en œuvre une technique VIO ou SLAM. In this embodiment, the processing subunit 54 is part of the evaluation unit 17 which further comprises an evaluation subunit 100 capable of implementing a VIO or SLAM technique.
La sous-unité de détermination 58 est alors également propre à contrôler le mode de fonctionnement de l’unité d’évaluation 17 qui fournira selon les cas des données provenant de la sous-unité de traitement 54 ou de la sous-unité d’évaluation 100. The determination sub-unit 58 is then also able to control the mode of operation of the evaluation unit 17 which, depending on the case, will supply data coming from the processing sub-unit 54 or from the evaluation sub-unit 100.
Un tel contrôle est matérialisé sur la figure 5 par la flèche 102. Such a control is materialized in Figure 5 by the arrow 102.
Ce mode de réalisation correspond à un cas où les données relatives au mouvement du capteur événementiel 12 proviennent toutes d’un élément extérieur à l’unité de contrôle 40. This embodiment corresponds to a case where the data relating to the movement of the event sensor 12 all come from an element external to the control unit 40.
Un tel mode de réalisation est en particulier avantageux pour bénéficier de l’unité capable de fournir les meilleures données au dispositif de compensation 16 et par là, améliorer la précision de la compensation. Such an embodiment is in particular advantageous for benefiting from the unit capable of supplying the best data to the compensation device 16 and thereby improving the precision of the compensation.
Selon d’autres modes de réalisation correspondant notamment à des applications dans lesquels l’implémentation matérielle est moins contrainte, l’implémentation physique du dispositif de compensation 16 est, par exemple, une implémentation informatique. According to other embodiments corresponding in particular to applications in which the hardware implementation is less constrained, the physical implementation of the compensation device 16 is, for example, a computer implementation.
A titre non limitatif, un exemple d’une telle implémentation est maintenant décrit en référence à un ordinateur. By way of non-limiting example, an example of such an implementation is now described with reference to a computer.
L’interaction d’un produit programme d’ordinateur un ordinateur permet de mettre en œuvre le procédé de compensation. Le procédé d’évaluation est ainsi un procédé mis en œuvre par ordinateur. The interaction of a computer program product with a computer makes it possible to implement the compensation process. The evaluation process is thus a computer-implemented process.
Plus généralement, l’ordinateur est un calculateur électronique propre à manipuler et/ou transformer des données représentées comme des quantités électroniques ou physiques dans des registres du calculateur et/ou des mémoires en d’autres données similaires correspondant à des données physiques dans des mémoires, des registres ou d’autres types de dispositifs d’affichage, de transmission ou de mémorisation. More generally, the computer is an electronic computer suitable for manipulating and/or transforming data represented as electronic or physical quantities in registers of the computer and/or memories into other similar data corresponding to physical data in memories. , registers or other types of display, transmission or storage devices.
Il est à noter que, dans la présente description, l’expression « propre à » signifie indifféremment « adapté pour », « adapté à » ou « configuré pour ». It should be noted that, in the present description, the expression “specific to” means “suitable for”, “suitable for” or “configured for” without distinction.
L’ordinateur comporte un processeur comprenant une unité de traitement de données, des mémoires et un lecteur de support d’informations. L’ordinateur comprend, en variante et en supplément, un clavier et une unité d’affichage. The computer has a processor comprising a data processing unit, memories and an information carrier drive. The computer alternatively and additionally includes a keyboard and a display unit.
Le produit programme d’ordinateur comporte un support lisible d’informations. The computer program product comprises a readable carrier of information.
Un support lisible d’informations est un support lisible par l’ordinateur, usuellement par le lecteur. Le support lisible d’informations est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d’être couplé à un bus d’un système informatique. A titre d’exemple, le support lisible d’informations est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise de « floppy disk »), un disque optique, un CD-ROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique. A readable information carrier is a carrier readable by the computer, usually by the reader. The readable information carrier is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a bus of a computer system. By way of example, the readable information medium is a floppy disk or floppy disk, an optical disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a ROM memory, a RAM memory, an EPROM memory, an EEPROM memory, a magnetic card or an optical card.
Sur le support lisible d’informations est mémorisé un programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme. On the readable information carrier is stored a computer program comprising program instructions.
Le programme d’ordinateur est chargeable sur l’unité de traitement de données et est adapté pour entraîner la mise en œuvre du procédé d’observation. The computer program can be loaded onto the data processing unit and is suitable for driving the implementation of the observation method.
Dans chacun des modes de réalisation présentés précédemment et qui peuvent être combinés entre eux pour former de nouveaux modes de réalisation lorsque cela est techniquement possible, il est proposé un dispositif ou un procédé permettant de compenser le mouvement du capteur événementiel dans un flux d’événements généré lors d’une observation d’un environnement qui réduit la capacité calculatoire requise pour permettre une implémentation physique dans un système embarqué tout en conservant les informations utiles captées par le capteur événementiel 12. In each of the embodiments presented previously and which can be combined with each other to form new embodiments when technically possible, there is proposed a device or a method making it possible to compensate for the movement of the event sensor in a flow of events generated during an observation of an environment which reduces the computing capacity required to allow a physical implementation in an embedded system while retaining the useful information captured by the event sensor 12.
Un tel dispositif ou procédé est donc particulièrement adapté pour toute application liée à la vision embarquée. Parmi ces applications, à titre non exhaustif, il peut être mentionné la surveillance, la réalité augmentée, la réalité virtuelle ou les systèmes de vision des véhicules autonomes ou des drones. Such a device or method is therefore particularly suitable for any application linked to on-board vision. Among these applications, non-exhaustively, mention may be made of surveillance, augmented reality, virtual reality or vision systems for autonomous vehicles or drones.
Il est à noter qu’un tel dispositif peut également être utilisé non pas pour obtenir des trames compensées mais pour évaluer la position du capteur événementiel 12. It should be noted that such a device can also be used not to obtain compensated frames but to evaluate the position of the event sensor 12.
En effet, pour de multiples applications et notamment dans le domaine des véhicules autonomes (voiture, drone ou autres), connaître la position du véhicule est cruciale. Indeed, for multiple applications and in particular in the field of autonomous vehicles (car, drone or others), knowing the position of the vehicle is crucial.
Une telle connaissance est à obtenir sous plusieurs contraintes : une bonne précision (au moins centimétrique, voire millimétrique), une bonne rapidité et une indépendance des conditions extérieures et notamment les conditions lumineuses. Such knowledge is to be obtained under several constraints: good precision (at least centimetric, even millimetric), good speed and independence from external conditions and in particular light conditions.
Pour cela, il est connu de mettre en œuvre une technique de fusion de capteurs. Une telle technique consiste à collecter des données provenant de plusieurs capteurs différents du même véhicule et à les combiner pour obtenir la position du véhicule. For this, it is known to implement a sensor fusion technique. One such technique is to collect data from several different sensors of the same vehicle and combine them to obtain the position of the vehicle.
De telles techniques de fusion sont notamment utilisées en utilisant des données provenant d’une caméra, d’une centrale inertielle et éventuellement d’un radar ou d’un lidar. Such fusion techniques are used in particular using data from a camera, an inertial unit and possibly a radar or a lidar.
Toutefois, aucun des capteurs précités ne permet de respecter les trois contraintes précitées. En particulier, une caméra n’est pas indépendante des conditions lumineuses extérieures et les autres capteurs ne permettent pas d’obtenir une précision centimétrique en permanence. Il en résulte qu’après mise en œuvre de la technique de fusion, la position estimée ne respecte pas au mieux moins l’une des conditions précitées. Le système d’évaluation décrit permet de remédier à l’ensemble de ces problématiques puisqu’il permet d’obtenir rapidement une bonne précision de la position du capteur et ce, dans toutes les conditions lumineuses possibles. However, none of the aforementioned sensors makes it possible to comply with the three aforementioned constraints. In particular, a camera is not independent of the external light conditions and the other sensors do not make it possible to obtain centimetric precision at all times. As a result, after implementation of the merging technique, the estimated position does not comply at best with at least one of the aforementioned conditions. The evaluation system described makes it possible to remedy all of these problems since it makes it possible to quickly obtain good precision of the position of the sensor and this, in all possible light conditions.

Claims

22 REVENDICATIONS 22 CLAIMS
1. Dispositif de compensation (16) du mouvement d’un capteur événementiel (12) dans un flux d’événements généré par le capteur événementiel (12) lors d’une observation d’un environnement dans un intervalle de temps, le dispositif de compensation (16) comprenant : 1. Compensation device (16) for the movement of an event sensor (12) in a stream of events generated by the event sensor (12) during an observation of an environment in a time interval, the device for compensation (16) comprising:
- une unité de compensation (34), l’unité de compensation (34) étant propre à recevoir des données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) pendant l’intervalle de temps et propre à appliquer une technique de compensation au flux d’événements générés par le capteur événementiel (12) en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, et - a compensation unit (34), the compensation unit (34) being capable of receiving data relating to the movement of the event sensor (12) during the time interval and capable of applying a compensation technique to the flow of events generated by the event sensor (12) according to the received data to obtain a stream of events compensated in the time interval, and
- une unité de contrôle (40) de l’unité de compensation (34), l’unité de contrôle (40) étant propre à contrôler l’unité de compensation (34) par envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel (12). - a control unit (40) of the compensation unit (34), the control unit (40) being able to control the compensation unit (34) by sending data relating to the movement of the event sensor (12 ).
2. Dispositif de compensation selon la revendication 1 , dans lequel l’unité de contrôle (40) est propre à envoyer à l’unité de compensation (34) une information d’absence de données disponibles en tant que données relatives au mouvement du capteur événementiel (12), l’unité de compensation (34) délivrant un flux d’événements compensé identiques au flux d’événements généré par le capteur événementiel (12). 2. Compensation device according to claim 1, in which the control unit (40) is capable of sending to the compensation unit (34) information on the absence of data available as data relating to the movement of the sensor. (12), the compensation unit (34) delivering a stream of compensated events identical to the stream of events generated by the event sensor (12).
3. Dispositif de compensation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’unité de contrôle (40) comporte une sous-unité de traitement (54), l’unité de contrôle (40) étant propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel (12), la sous-unité de traitement (54) étant propre à mettre en œuvre un traitement sur les données de mesures reçues pour obtenir des données traitées, le traitement étant, notamment, une intégration temporelle d’au moins certaines des mesures reçues, l’unité de contrôle (40) étant également propre à envoyer les données traitées à l’unité de compensation (34). 3. Compensation device according to claim 1 or 2, in which the control unit (40) comprises a processing subunit (54), the control unit (40) being able to receive measurements of the movement of the event sensor (12), the processing sub-unit (54) being able to implement a processing on the measurement data received to obtain processed data, the processing being, in particular, a temporal integration of at least some of the measurements received, the control unit (40) also being able to send the processed data to the compensation unit (34).
4. Dispositif de compensation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’unité de contrôle (40) est propre à recevoir des positions évaluées du capteur événementiel (12), l’unité de contrôle (40) étant propre à envoyer les positions évaluées à l’unité de compensation (34). 4. Compensation device according to any one of claims 1 to 3, in which the control unit (40) is suitable for receiving positions evaluated from the event sensor (12), the control unit (40) being suitable sending the evaluated positions to the compensation unit (34).
5. Dispositif de compensation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’unité de contrôle (40) comporte, en outre, une sous-unité de détermination (58) propre à déterminer des données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) à envoyer, la sous-unité de détermination (58) déterminant les données à envoyer en fonction des données reçues par l’unité de contrôle (40). 5. Compensation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit (40) further comprises a determination subunit (58) capable of determining data relating to the movement of the sensor (12) to be sent, the determination subunit (58) determining the data to be sent according to the data received by the control unit (40).
6. Système d’observation (10) d’un environnement, le système d’observation (10) comprenant : 6. Observation system (10) of an environment, the observation system (10) comprising:
- un capteur événementiel (12) générant un flux d’événements lors d’une observation d’un environnement du capteur événementiel (12), - an event sensor (12) generating a stream of events during an observation of an environment of the event sensor (12),
- une unité de mesure (14) propre à mesurer le mouvement du capteur événementiel (12) pendant un intervalle de temps, et - a measuring unit (14) able to measure the movement of the event sensor (12) during a time interval, and
- un dispositif de compensation (16) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. - a compensation device (16) according to any one of claims 1 to 5.
7. Système d’évaluation de la position d’un capteur événementiel (12), le système d’évaluation comprenant : 7. System for evaluating the position of an event sensor (12), the evaluation system comprising:
- un capteur événementiel (12) générant un flux d’événements lors d’une observation d’un environnement du capteur événementiel (12), - an event sensor (12) generating a stream of events during an observation of an environment of the event sensor (12),
- une unité de mesure (14) propre à mesurer le mouvement du capteur événementiel (12) pendant un intervalle de temps, et - a measuring unit (14) able to measure the movement of the event sensor (12) during a time interval, and
- un dispositif de compensation (16) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. - a compensation device (16) according to any one of claims 1 to 5.
8. Système selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le système (10) comporte, en outre, une unité d’évaluation (17) de la position du capteur événementiel (12) et une unité de reconstruction (36) de trames, l’unité de reconstruction (36) étant propre à générer des trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, l’unité de contrôle (40) étant distincte de l’unité d’évaluation (17), l’unité d’évaluation (17) étant propre à recevoir des mesures du mouvement du capteur événementiel (12), l’unité d’évaluation (17) étant propre à appliquer une technique d’évaluation aux trames reconstruites en fonction des mesures reçues pour obtenir des positions évaluées du capteur événementiel (12) dans l’intervalle de temps. 8. System according to claim 6 or 7, in which the system (10) further comprises a unit for evaluating (17) the position of the event sensor (12) and a reconstruction unit (36) of frames, the reconstruction unit (36) being adapted to generate corrected frames from the stream of events compensated in the time interval, the control unit (40) being distinct from the evaluation unit (17) , the evaluation unit (17) being adapted to receive measurements of the movement of the event sensor (12), the evaluation unit (17) being adapted to apply an evaluation technique to the frames reconstructed according to the measurements received to obtain estimated positions of the event sensor (12) in the time interval.
9. Système selon la revendication 8, dans lequel la technique d’évaluation est une technique d’odométrie visuelle ou une technique de localisation et de cartographie simultanée. 9. The system of claim 8, wherein the evaluation technique is a visual odometry technique or a simultaneous location and mapping technique.
10. Système selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le capteur événementiel (12) et le dispositif de compensation (16) font partie d’un même composant comportant un empilement (78) d’au moins trois couches (80, 82, 86), la première couche (80) de l’empilement (78) comportant le capteur événementiel (12), la deuxième couche (82) de l’empilement (78) comportant l’unité de contrôle (40) et la troisième couche (86) comportant l’unité de compensation (34) et l’unité d’évaluation (17). 10. System according to claim 8 or 9, in which the event sensor (12) and the compensation device (16) are part of the same component comprising a stack (78) of at least three layers (80, 82, 86), the first layer (80) of the stack (78) comprising the event sensor (12), the second layer (82) of the stack (78) comprising the control unit (40) and the third layer (86) comprising the compensation unit (34) and the evaluation unit (17).
11. Système selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, le système (10) comportant, en outre, une unité d’obtention, l’unité d’obtention étant propre à obtenir, pour chaque événement du flux d’événements généré, au moins une caractéristique relative à la nature du mouvement d’un objet associé à l’événement, l’objet étant l’objet de l’environnement ayant entraîné la génération de l’événement par le capteur événementiel (12), le dispositif de compensation (16) comportant également une sous-unité de détermination (58) propre à déterminer des données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) à envoyer, la sous-unité de détermination (58) déterminant les données à envoyer en fonction des données reçues par l’unité de contrôle (40) et également en fonction de l’au moins une caractéristique relative à la nature du mouvement. 11. System according to any one of claims 7 to 10, the system (10) further comprising an obtaining unit, the obtaining unit being capable of obtaining, for each event of the flow of events generated , at least one characteristic relating to the nature of the movement of an object associated with the event, the object being the object of the environment having caused the generation of the event by the event sensor (12), the device compensation (16) also comprising a determination sub-unit (58) capable of determining data relating to the movement of the event sensor (12) to be sent, the determination sub-unit (58) determining the data to be sent as a function of the data received by the control unit (40) and also depending on the at least one characteristic relating to the nature of the movement.
12. Système d’évaluation selon l’une quelconque des revendications 8 à 11 , dans lequel l’unité de compensation (34) est réalisée sur un autre composant, le composant et l’unité de compensation (34) étant rapportés sur un substrat comprenant des connexions électriques, le substrat étant, par exemple, un interposeur. 12. Evaluation system according to any one of claims 8 to 11, wherein the compensation unit (34) is made on another component, the component and the compensation unit (34) being attached to a substrate comprising electrical connections, the substrate being, for example, an interposer.
13. Système d’évaluation selon l’une quelconque des revendications 8 à 11 , dans lequel l’unité de compensation (34), l’unité de reconstruction (36), l’unité d’évaluation (17) et l’unité de contrôle (40) sont réalisées sur un même circuit intégré. 13. Evaluation system according to any one of claims 8 to 11, in which the compensation unit (34), the reconstruction unit (36), the evaluation unit (17) and the control (40) are made on the same integrated circuit.
14. Procédé de compensation du mouvement d’un capteur événementiel (12) dans un flux d’événements généré par le capteur événementiel (12) lors d’une observation d’un environnement dans un intervalle de temps, le procédé de compensation étant mis en œuvre par un dispositif de compensation (16), le dispositif de compensation (16) comprenant une unité de compensation (34) et une unité de contrôle (40) de l’unité de compensation (34), le procédé de compensation comprenant une étape de : 14. A method of compensating for the movement of an event sensor (12) in a stream of events generated by the event sensor (12) during an observation of an environment in a time interval, the compensation method being put implemented by a compensation device (16), the compensation device (16) comprising a compensation unit (34) and a control unit (40) of the compensation unit (34), the compensation method comprising a step of:
- envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) par l’unité de contrôle (40) à destination de l’unité de compensation (34), 25 - sending of data relating to the movement of the event sensor (12) by the control unit (40) to the compensation unit (34), 25
- réception des données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) par l’unité de compensation (34), - reception of data relating to the movement of the event sensor (12) by the compensation unit (34),
- application par l’unité de compensation (34) d’une technique de compensation au flux d’événements généré par le capteur événementiel (12) en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, et- application by the compensation unit (34) of a compensation technique to the stream of events generated by the event sensor (12) according to the data received to obtain a stream of events compensated in the time interval, and
- génération par l’unité de reconstruction (36) de trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps. - generation by the reconstruction unit (36) of corrected frames from the stream of events compensated in the time interval.
15. Procédé d’évaluation de la position d’un capteur événementiel (12), le capteur événementiel (12) générant un flux d’événements dans un intervalle de temps, le procédé d’évaluation étant mis en œuvre par un système d’évaluation de la position d’un capteur événementiel (12), le système d’évaluation comprenant une unité de compensation (34), une unité de reconstruction (36) de trames, une unité d’évaluation (17) de la position du capteur événementiel (12) et une unité de contrôle (40) de l’unité de compensation (34), l’unité de contrôle (40) étant distincte de l’unité d’évaluation (17), le procédé d’évaluation comprenant une étape de : 15. A method of evaluating the position of an event sensor (12), the event sensor (12) generating a stream of events in a time interval, the evaluation method being implemented by a system of position evaluation of an event sensor (12), the evaluation system comprising a compensation unit (34), a frame reconstruction unit (36), a sensor position evaluation unit (17) (12) and a control unit (40) of the compensation unit (34), the control unit (40) being separate from the evaluation unit (17), the evaluation method comprising a step of:
- envoi de données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) par l’unité de contrôle (40) à destination de l’unité de compensation (34), - sending of data relating to the movement of the event sensor (12) by the control unit (40) to the compensation unit (34),
- réception des données relatives au mouvement du capteur événementiel (12) par l’unité de compensation (34), - reception of data relating to the movement of the event sensor (12) by the compensation unit (34),
- application par l’unité de compensation (34) d’une technique de compensation au flux d’événements généré par le capteur événementiel (12) en fonction des données reçues pour obtenir un flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps,- application by the compensation unit (34) of a compensation technique to the stream of events generated by the event sensor (12) according to the data received to obtain a stream of events compensated in the time interval,
- génération par l’unité de reconstruction (36) de trames corrigées à partir du flux d’événements compensé dans l’intervalle de temps, - generation by the reconstruction unit (36) of corrected frames from the stream of events compensated in the time interval,
- réception par l’unité d’évaluation (17) de mesures du mouvement du capteur événementiel (12), et - reception by the evaluation unit (17) of measurements of the movement of the event sensor (12), and
- application par l’unité d’évaluation (17) d’une technique d’évaluation aux trames reconstruites en fonction des mesures reçues pour obtenir des positions évaluées du capteur événementiel (12) dans l’intervalle de temps. - application by the evaluation unit (17) of an evaluation technique to the reconstructed frames according to the measurements received to obtain evaluated positions of the event sensor (12) in the time interval.
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