論文の概要: Count-Free Single-Photon 3D Imaging with Race Logic

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04924v1
• Date: Mon, 10 Jul 2023 22:17:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-12 16:52:12.059996
• Title: Count-Free Single-Photon 3D Imaging with Race Logic
• Title（参考訳）: レース論理を用いたカウントフリー単光子3次元イメージング
• Authors: Atul Ingle and David Maier
• Abstract要約: 単光子3Dカメラは、各カメラ画素に個々の光子の到着を捉え、レーザパルスの往復時間を決定する。 画素内ヒストグラム処理は計算コストが高く、1ピクセルあたりに大量のメモリを必要とする。 ここでは、光子数を明示的に記憶することなく、距離推定のためのオンライン手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.204834501774316
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Single-photon cameras (SPCs) have emerged as a promising technology for high-resolution 3D imaging. A single-photon 3D camera determines the round-trip time of a laser pulse by capturing the arrival of individual photons at each camera pixel. Constructing photon-timestamp histograms is a fundamental operation for a single-photon 3D camera. However, in-pixel histogram processing is computationally expensive and requires large amount of memory per pixel. Digitizing and transferring photon timestamps to an off-sensor histogramming module is bandwidth and power hungry. Here we present an online approach for distance estimation without explicitly storing photon counts. The two key ingredients of our approach are (a) processing photon streams using race logic, which maintains photon data in the time-delay domain, and (b) constructing count-free equi-depth histograms. Equi-depth histograms are a succinct representation for ``peaky'' distributions, such as those obtained by an SPC pixel from a laser pulse reflected by a surface. Our approach uses a binner element that converges on the median (or, more generally, to another quantile) of a distribution. We cascade multiple binners to form an equi-depth histogrammer that produces multi-bin histograms. Our evaluation shows that this method can provide an order of magnitude reduction in bandwidth and power consumption while maintaining similar distance reconstruction accuracy as conventional processing methods.
• Abstract（参考訳）: 単光子カメラ(SPC)は高解像度3Dイメージングの有望な技術として登場している。 単光子3Dカメラは、各カメラ画素に個々の光子の到着を捉え、レーザパルスの往復時間を決定する。 光子タイムスタンプヒストグラムの構築は、単光子3Dカメラの基本的な操作である。 しかし、ピクセル内ヒストグラム処理は計算コストが高く、1ピクセルあたりのメモリ量も大きい。 光子タイムスタンプをオフセンサーヒストグラムモジュールにデジタル化し転送することは、帯域幅と電力消費である。 ここでは、光子数を明示的に記憶せずに距離推定を行うオンライン手法を提案する。 我々のアプローチの2つの重要な要素は (a)時間遅延領域でフォトンデータを保持するレース論理を用いてフォトンストリームを処理し、 (b)無数等深度ヒストグラムの構築 Equi-depth histograms は、表面から反射されるレーザーパルスからSPCピクセルによって得られるような `peaky'' 分布の簡潔な表現である。 我々のアプローチでは、分布の中央値(あるいはより一般的には別の量子)に収束する双対元を用いる。 マルチビンヒストグラムを生成する等深度ヒストグラムを形成するために,複数のビンナーをカスケードする。 提案手法は,従来の処理方法と類似した距離再構成精度を維持しつつ,帯域幅と消費電力の大幅な削減を実現することができることを示す。

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