Méthodologie de prototypage rapide pour générer des applications de traitement d'images parallèles et architectures parallèles dédié caméra intelligente

A rapid design methodology for generating of parallel image processing applications and parallel architectures for smart camera

• Auteur / Autrice : Hanen Chenini
• Direction : Jean-Pierre Derutin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Vision pour la Robotique
• Date : Soutenance le 27/05/2014
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAboratoire des Sciences et Matériaux pour l’Electronique, et d’Automatique
• Jury : Président / Présidente : Najoua Essoukri Ben Amara
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Derutin, François Berry
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard Kleihorst, Jean-Philippe Diguet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parallélisme (informatique)

Prototypage rapide

Traitement d'images

Réseaux logiques programmables par l'utilisateur

Mots clés libres

Algorithmes de traitement d’images

Conception des MPSoCs

Prototypage rapide

Programmes parallèles efficaces

La génération automatique

FPGA

CubeGen

Squelettes

Types de parallélisme

ASIC

Image processing algorithms

MPSoC designs

Automatic design methodologies

Efficient parallel programs

CubeGen framework

Parameterizable algorithmic skeletons

All types of parallelism

Traditional ASIC solutions

Résumé

Dû à la complexité des algorithmes de traitement d’images récents et dans le but d'accélérer la procédure de la conception des MPSoCs, méthodologies de prototypage rapide sont nécessaires pour fournir différents choix pour le programmeur de générer des programmes parallèles efficaces. Ce manuscrit présente les travaux menés pour proposer une méthodologie de prototypage rapide permettant la conception des architectures MPSOC ainsi que la génération automatique de système matériel / logiciel dédié un circuit reprogrammable (FPGA). Pour faciliter la programmation parallèle, l'approche MPSoC proposée est basée sur l’utilisation de Framework « CubeGen » qui permet la génération des différentes solutions envisageables pour réaliser des prototypes dans le domaine du traitement d’image. Ce document décrit une méthode basée sur le concept des squelettes générés en fonction des caractéristiques d'application afin d'exploiter tous les types de parallélisme des algorithmes réels. Un ensemble d’expérimentations utilisant des algorithmes courants permet d’évaluer les performances du flot de conception proposé équivalente à une architecture basé des processeurs hardcore et les solutions traditionnels basé sur cibles ASIC.

Due to the complexity of image processing algorithms and the restrictions imposed by MPSoC designs to reach their full potentials, automatic design methodologies are needed to provide guidance for the programmer to generate efficient parallel programs. In this dissertation, we present a MPSoC-based design methodology solution supporting automatic design space exploration, automatic performance evaluation, as well as automatic hardware/software system generation. To facilitate the parallel programming, the presented MPSoC approach is based on a CubeGen framework that permits the expression of different scenarios for architecture and algorithmic design exploring to reach the desired level of performance, resulting in short time development. The generated design could be implemented in a FPGA technology with an expected improvement in application performance and power consumption. Starting from the application, we have evolved our effective methodology to provide several parameterizable algorithmic skeletons in the face of varying application characteristics to exploit all types of parallelism of the real algorithms. Implementing such applications on our parallel embedded system shows that our advanced methods achieve increased efficiency with respect to the computational and communication requirements. The experimental results demonstrate that the designed multiprocessing architecture can be programmed efficiently and also can have an equivalent performance to a more powerful designs based hard-core processors and better than traditional ASIC solutions which are too slow and too expensive.