論文の概要: A Low-Power Neuromorphic Approach for Efficient Eye-Tracking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.00425v1
• Date: Fri, 1 Dec 2023 08:47:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-04 15:20:18.091616
• Title: A Low-Power Neuromorphic Approach for Efficient Eye-Tracking
• Title（参考訳）: 低出力ニューロモルフィックアプローチによる効率的な眼球追跡
• Authors: Pietro Bonazzi, Sizhen Bian, Giovanni Lippolis, Yawei Li, Sadique Sheik, Michele Magno
• Abstract要約: 本稿では、ダイナミック・ビジョン・センサー(DVS)カメラで捉えた純粋な事象データを利用した、視線追跡のためのニューロモルフィック手法を提案する。 このフレームワークは、直接訓練されたスパイキングニューロンネットワーク(SNN)回帰モデルを統合し、最先端の低消費電力エッジニューロモルフィックプロセッサであるSpeckを活用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.340868713282237
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This paper introduces a neuromorphic methodology for eye tracking, harnessing pure event data captured by a Dynamic Vision Sensor (DVS) camera. The framework integrates a directly trained Spiking Neuron Network (SNN) regression model and leverages a state-of-the-art low power edge neuromorphic processor - Speck, collectively aiming to advance the precision and efficiency of eye-tracking systems. First, we introduce a representative event-based eye-tracking dataset, "Ini-30", which was collected with two glass-mounted DVS cameras from thirty volunteers. Then,a SNN model, based on Integrate And Fire (IAF) neurons, named "Retina", is described , featuring only 64k parameters (6.63x fewer than the latest) and achieving pupil tracking error of only 3.24 pixels in a 64x64 DVS input. The continous regression output is obtained by means of convolution using a non-spiking temporal 1D filter slided across the output spiking layer. Finally, we evaluate Retina on the neuromorphic processor, showing an end-to-end power between 2.89-4.8 mW and a latency of 5.57-8.01 mS dependent on the time window. We also benchmark our model against the latest event-based eye-tracking method, "3ET", which was built upon event frames. Results show that Retina achieves superior precision with 1.24px less pupil centroid error and reduced computational complexity with 35 times fewer MAC operations. We hope this work will open avenues for further investigation of close-loop neuromorphic solutions and true event-based training pursuing edge performance.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,ダイナミックビジョンセンサ(dvs)カメラが捉えた純粋なイベントデータを用いて,視線追跡のためのニューロモルフィックな手法を提案する。 このフレームワークは、直接訓練されたスパイキングニューロンネットワーク(SNN)回帰モデルを統合し、最新の最先端の低消費電力エッジニューロモルフィックプロセッサであるSpeckを活用する。 まず,30名のボランティアから2台のガラス製dvsカメラで収集したイベントベースのアイトラッキングデータセット「ini-30」を紹介する。 次に、Integrate And Fire (IAF) ニューロンをベースとした SNN モデル "Retina" について記述し、64k パラメータ(最新の 6.63 倍)のみを特徴とし、64x64 DVS 入力でわずか 3.24 ピクセルの瞳孔追跡誤差を達成している。 この連続回帰出力は、出力スパイク層を横切る非スパイク時間1dフィルタを用いて畳み込みによって得られる。 最後に、ニューロモルフィックプロセッサ上で網膜を評価し、時間ウィンドウに依存する2.89-4.8 mWと5.57-8.01 mSのレイテンシのエンドツーエンドのパワーを示す。 また,イベントフレーム上に構築した最新のイベントベースのアイトラッキング手法である"3et"に対するベンチマークも行った。 その結果、retinaは1.24pxの瞳孔の誤差を減らし、計算の複雑さを35倍のmac操作で減らした。 この研究は、クローズループニューロモルフィックソリューションのさらなる研究と、エッジパフォーマンスを追求する真のイベントベースのトレーニングのための道を開くことを願っている。

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