Architecture et Conception de Rétines Silicium CMOS : Application à la mesure du flot optique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

ARCHITECTURE AND DESIGN OF CMOS SILICON RETINAS : APPLICATION TO OPTICAL FLOW MEASUREMENT

Architecture et Conception de Rétines Silicium CMOS : Application à la mesure du flot optique

Résumé

The enhancement of sub-micronic technologies made CMOS image sensors an interesting alternative. Vision machines are traditionally based on architectures linked to an image sensor. The proposed approach in this work deals with the integration of photodetecting elements plus image processing circuits in a single chip. These smart sensors, also called retinas, enable to make the vision system both compact and optimised. The processing is indeed speeded up, and power consumption reduced, compared to classical solutions (sensor, then hardware or software processing). More precisely, this thesis deals with the integration of a motion estimation algorithm, using electronic functions for computations, instead of a strong iterative numeric computation. Afterf finishing a circuit for a correlation-based retina project, we first designed a standard sensor (an imager) to acquire knowledge in the image sensors field. Then, We designed a retina performing these computations in an electronic way. That motion estimation algorithm is based on a robust block matching technique, composed of a pixel coding step, then a search step of these codes in a potential destination window. That approach is new because it can treat textured scenes with changing luminosity, moreover we integrate a kind of algorithm that was only used in software or digital approaches (FPGA, DSP).
Le développement des technologies sub-microniques a permis un regain d'intérêt pour les capteurs d'images CMOS, qui inondent aujourd'hui le marché des capteurs. Les approches conventionnelles pour la conception de machines de vision sont en général basées sur des architectures connectées à une caméra. L'approche proposée dans ce travail consiste à associer, dans un même circuit – une rétine CMOS -, les photocapteurs et des fonctions de pré-traitement de l'image, permettant ainsi de répartir et d'optimiser le traitement. Ces rétines ont des performances en vitesse, en intégration et en consommation meilleures que les solutions classiques (capteurs puis traitements logiciels et/ou matériels). Cette thèse porte plus précisément sur l'intégration d'un algorithme d'estimation du mouvement en transposant le calcul numérique fortement itératif en une structure de calcul électronique. Après avoir réalisé un circuit permettant d'acquérir des connaissances dans le domaine des capteurs d'images CMOS, nous avons conçu un circuit de vision estimant le mouvement. Cette estimation de mouvement est basée sur une méthode robuste de mise en correspondance de blocs de pixels, comprenant une phase de pré-codage des pixels suivi
d'une recherche de ce codage dans une fenêtre de destination potentielle. Cette approche est novatrice car elle propose une rétine CMOS pouvant traiter (électroniquement) des scènes fortement texturées, et à luminosité changeante, en s'appuyant sur une méthode jusqu'alors réservée aux approches numériques (FPGA, DSP) ou logicielles.
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Dates et versions

tel-00164035 , version 1 (19-07-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00164035 , version 1

Citer

David Navarro. Architecture et Conception de Rétines Silicium CMOS : Application à la mesure du flot optique. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00164035⟩
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