Olay Bazlı Kamera Sensörü Nedir?

(Kapak Fotoğrafı: Prophesee ve IEEE Spectrum)

Olay Bazlı Sensör Nedir?

Olay bazlı kamera sensörleri insan retinasından esinlenerek üretilmiş, sadece piksellerinin üzerine düşen ışık değişimlerine tepki vererek ve bu değişimlere göre sinyal üreten görüntüleme cihazlarıdır.

Olay bazlı -veya nöromorfik – sensörler normal kamera sensörlerinin aksine görüntüyü belirli bir zaman aralığında kare kare değil eşzamansız biçimde üzerine ışık düştüğü anda işler. Bu durum olay bazlı kameraların normal sensörlere göre hareketi çok daha iyi algılamasını sağlar. Başlarda sensörde bulunan piksellerin ışığı algılaması için gerekli olan devrelerin büyüklüğünden dolayı sadece 100 piksel içeren sensörler üretilebilirken 2021 yılına geldiğimizde 1280×720 gibi çözünürlüklere ulaşan sensörler üretilebiliyor. Prophesee adlı girişimin Sony’nin 3-boyutlu çip üretim teknolojisini kullanarak ürettiği IMX636 ve IMX637 çipleri olay bazlı sensörlerin kullanımının yaygınlaşması için büyük önem taşıyor. Gelin olay bazlı sensörlerin nasıl çalıştığına yakından bakalım.

Solda: Normal Kamera Görüntüsü – Sağda: Olay Bazlı Kamera Görüntüsü (Kaynak: Prophesee)

Olay Bazlı Sensörler Nasıl Çalışır?

İnsan retinasından esinlenen olay bazlı sensörler sadece piksellerinin üzerine düşen ışık miktarında bir değişiklik olduğunda tepki verirler yani toplanan görüntü verisi eşzamansıdır ve bu durum olay bazlı sensörlerin, görüntü bilgisini belirli zaman aralıklarıyla tüm piksellerden eşzamanlı olarak toplayan kamera sensörlerine nazaran daha az enerji tüketmesini, daha geniş dinamik aralığa ve daha az gecikmeye sahip olmasını sağlar. Ancak bu eşzamansız veri algılama durumu olay bazlı sensörler tarafından üretilen videoda geleneksel görüntü işleme algoritmalarının kullanılamamasına yol açar.

Prophesee firmasının ürettiği sensörleri ele alırsak, girişimin 3.nesil sensörlerinin her bir pikseli fotodiyotun yanında yer alan ışık değişimini işleyen ve bu değişimlere göre sinyal üreten CMOS (Bütünleyici Metal Oksit Yarı İletken) devresine sahip 15µm boyutlarındayken 4.nesil sensörlerinde Sony iş birliğiyle CMOS devresini fotodiyotun altına yerleştirerek pixel boyutunu 4,86µm boyutlarına indirdiler. Küçülen piksel boyutu sistem genelinde maliyetin düşmesini, sensör boyutunun küçültülmesini ve aynı boyuta daha çok piksel yerleştirilebilmesini sağladı.

Bahsettiğimiz CMOS devresi, fotodiyot üzerine düşen ışık miktarında herhangi bir değişiklik olup olmadığını anlayabilmek için ilgili diyot tarafından üretilen değerleri referans olarak üzerinde barındırdığı değer ile karşılaştırır, azalma veya artma söz konusu olduğunda piksel, bu değişimi (olayı) diğer piksellere göre koordinatını, ilgili değişim miktarını ve 1 mikrosaniyelik çözünürlülükle değişimin yaşandığı zamanı verinin işlenmesi için iletir.

Fotodiyotun altına yerleştirilmiş CMOS devresi. (Kaynak: Prophesee ve IEEE Spectrum)

Potansiyel Kullanım Alanları

Başlıca uygulama alanları otomotiv sektörü, nesnelerin interneti (IoT) ve endüstriyel işlemler olmak üzere; hızlı hareket takibi, titreşim takibi, yüksek doğrulukta hız ve konum takibi, düşük ışıkta hareket algılama ve hızlı sayım gibi diğer özellikleri olay bazlı kamera sensörlerinin geniş ve disiplinler arası çözümlerde kullanılmasını sağlıyor. Prophesee firmasının sitesinde belirttiği olay bazlı kamera sensörlerinin kullanım alanları açıkçası bana gerçek dışı gelmedi, belirtilen çözümlerin neredeyse hepsi normal kameralara göre daha verimli sonuçlar üretebilir. Bu noktada olay bazlı kameralar için henüz yolun başında olunduğunu ve yeni nesil görüntüleme teknolojisinin önünde seri üretim ve günlük hayata adaptasyon için uzun bir yol olduğunu da söylemeden geçmeyelim.

Gece çekimi karşılaştırılması. Solda: Normal Sensör – Sağda: Olay Bazlı Sensörler (Kaynak: Prophesee ve IEEE Spectrum)

Son ve Kaynakça

Kullanım alanlarını belirterek olay bazılı görüntüleme sensörlerini açıkladığımız yazımızın sonuna geliyoruz, bu yazıyı yazarken kullandığım tüm kaynaklara aşağıdan ulaşabilirsiniz. Gelecek yazılarımızda nöromorfik devreler ve normal kamera sensörlerini de ele alacağımız için sitemizi takipte kalmayı unutmayınız.

Deniz

Bilim ve teknolojiyi olabildiğince takip etmeye çalışan bir mühendislik öğrencisi.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.