Traitement d’images embarqué et Architecture

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Ajouté le: 30/05/2014
Directeur : vincke Bastien - bastien.vincke@u-psud.fr
Titre : Traitement d’images embarqué et Architecture
Thèmes : Automatique, Signal, Télécoms, Systèmes embarqués
Laboratoires : IEF - Institut d'Electronique Fondamentale UMR 8622
Description :

 Contexte :

Aujourd’hui, de nombreux systèmes d’aide à la conduite sont conçus afin d’améliorer la sécurité des usagers de la route. De multiples systèmes d’automatisation partielle de véhicule sont implantés sur des véhicules grand public et plusieurs concepts cars proposent une conduite automatisée (tel que la « Google Car »). Cependant, l’implantation optimale de ces systèmes reste un point crucial pour leur conception et leur déploiement.
De nouvelles architectures regroupant soit des processeurs de type différents soit de nombreux cœurs sont aujourd’hui disponibles et disposent de grande puissance de calculs (TDA2X de TI, MPPA256 Kalray, Jetson de Nvidia). Cependant, la connaissance actuelle de ces architectures ne permet pas de réaliser un retour vers la conception des algorithmes.

Cette thèse vise à étudier les différentes architectures adaptées aux traitements d’image embarqués puis à définir une architecture adéquate dans une approche d’adéquation algorithme architecture.

Descriptif et apport du travail de recherche :

Les architectures proposées aujourd’hui disposent de capacités différentes nécessitant des adaptations plus ou moins importantes au niveau algorithmique et architecture. Les nouvelles technologies de calculateurs (SIMD, DSP, MPPA, GPU) permettent d'accélérer considérablement le calcul mais nécessitent de repenser les algorithmes de traitement en les parallélisant.

Au sein du département système autonome, nous avons étudié puis conçu des systèmes embarqués dédiés à la reconstruction d’environnement intérieur et à la localisation. L’expertise acquise montre qu’il est possible de concevoir un système dédié à l’environnement extérieur. Cependant, la dynamique de la scène reste un critère important à inclure dans le système. Nous nous focaliserons donc sur un algorithme de détection d’obstacle dans un environnement routier. Ces algorithmes de traitement d’images sont couteux en terme de traitement. Il est souvent nécessaire d’utiliser ou de développer une architecture adaptée à ce type de traitement. Après avoir réalisé une étude bibliographique, un algorithme représentatif de cette problématique sera choisi et évalué.

Concernant l’architecture, plusieurs solutions seront envisagées suite à une bibliographie. Par exemple, la société Kalray a conçu un processeur MPPA (Multi-Purpose Processor Array), ultra optimisé conçu en particulier pour le domaine de l’embarqué. Durant cette thèse, nous réaliserons une implémentation de notre algorithme dans un cadre d’adéquation algorithme architecture. Cette implémentation nécessitera des modifications algorithmiques pour utiliser au mieux les performances de cette architecture.

Récemment, des architectures hybrides ARM/FPGA sont proposées par Xilinx et Altera. L’utilisation d’une architecture matérielle, dans le cadre du traitement d’image, est souvent une solution adaptée car le parallélisme est présent dans la majorité des algorithmes de vision. Cependant, la conception d’un tel système nécessite une grande expertise mais, aujourd’hui, la synthèse automatique donne des résultats satisfaisants. Durant cette thèse, nous définirons une architecture dédiée à notre algorithme puis nous comparerons les performances obtenues avec le processeur Kalray.

Le retour d’expérience de cette thèse est primordial afin de concevoir de futurs algorithmes de traitement d’images mais aussi de nouvelles architectures.

Directeur : Alain Mérigot

Laboratoire : IEF, UMR 8622, département Systèmes Autonomes

Thèmes : Architectures matérielles, Systèmes embarqués, Traitement d’images, Evaluation de performances