Olay Tabanlı Asenkron Görüntü İşleme Sensörleri İçin Düşük Güçlü Nöromorfik Devre Düzenleri
Milisaniye Altı Tepki Süreli Dinamik Vizyon Sensörlerinde (DVS) Seyrek Veri Akış Modeli
https://doi.org/10.5582/yorunge.2026.14.1.05
Bilkent UNAM temiz odasında karakterize edilen asenkron spiking devre çekirdeği. (Fotoğraf: UNAM Mikrofabrikasyon Grubu)
Geleneksel kare (frame) tabanlı kameralar saniyede sabit sayıda görüntü yakalayarak büyük miktarda gereksiz veri üretirken, olay tabanlı dinamik vizyon sensörleri (DVS) yalnızca sahnedeki piksel düzeyindeki logaritmik parlaklık değişimlerini zaman damgasıyla asenkron iletmektedir. Bu makale, 65 nm CMOS prosesinde üretilen ve piksel başına yalnızca 4.2 pikojul enerji tüketen 128x128 spiking nöral işlemci mimarisini sunmaktadır.
Öne Çıkan Bulgular ve Kuramsal Çıkarımlar
- •Piksel başına olay gecikmesi 1.8 mikrosaniyenin altındadır.
- •Klasik CMOS görüntü sensörlerine oranla dinamik güç tüketimi %89 oranında azaltılmıştır.
- •Sistem 120 dB dinamik aralık sergileyerek doğrudan güneş ışığı altında körleşmeyi engellemiştir.
Geleneksel Saat Darbesi (Clock) Darboğazı
Von Neumann mimarilerinde küresel saat işareti, çip üzerindeki tüm mantık kapılarını veri olup olmadığına bakılmaksızın aynı anda tetikler. Bu durum dinamik güç tüketiminin %40’ından fazlasını oluşturur. Olay tabanlı asenkron mimaride ise saat sinyali bulunmaz; iletişim piksel tabanlı istek-onay (handshake) protokolüyle yürütülür.
Biyolojik retinadaki fotoreseptör hücrelerinin çalışma ilkesine dayanan bu yapı, hızlı hareket eden insansız hava araçlarının engel algılamasında ve otonom kenar cihazlarda güç tasarrufunu dramatik şekilde artırır.
Mimari ve Donanım Sonuçları
Geliştirilen entegre devrede, her piksel hücresi bir logaritmik fotodiyot, bir fark yükselteci ve iki adet karşılaştırıcı (ON ve OFF olayları için) barındırmaktadır. Üretilen olay paketleri 4-fazlı demet adresleme (AER) veriyolu üzerinden 25 nanosaniye gecikmeyle çekirdeğe iletilir.
Kaynakça ve Referanslar
- Sarpel, Y. (2025). Asynchronous event-driven neural vision architectures. IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, 19, 210-224.[DOI]
Aynı Disiplindeki Diğer Araştırmalar
Az Kaynaklı Anadolu Ağızları İçin Parametrik ve Dalga Formu Tabanlı Nöral Ses Sentezleyicisi
Dr. Yaman Sarpel