Nouvelle génération de systèmes de vision temps réel à grande dynamique

New generation of high dynamic range vision systems

• Auteur / Autrice : Pierre-Jean Lapray
• Direction : Dominique Ginhac, Barthélémy Heyrman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation et informatique de l'image
• Date : Soutenance le 18/10/2013
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Electronique, Informatique et Image (LE2i) (Dijon, Côte d'Or ; Auxerre, Yonne ; Chalon-sur-Saône, Saône-et-Loire ; Le Creusot, Saône-et-Loire ; 1996-2018)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Marquié
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël David
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Berry, Patrick Garda

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images -- Techniques numériques

Systèmes embarqués (informatique)

Temps réel (informatique)

Vision par ordinateur

Capteurs d'images CMOS

Mots clés libres

Hdr

Vidéo

Temps réel

Système embarqué

Fpga

Grande dynamique

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Résumé

Cette thèse s’intègre dans le cadre du projet européen EUREKA ''High Dynamic Range - Low NoiseCMOS imagers'', qui a pour but de développer de nouvelles approches de fabrication de capteursd’images CMOS à haute performance. L’objectif de la thèse est la conception d’un système de visiontemps réel à grande gamme dynamique (HDR). L’axe principal sera la reconstruction, en temps réelet à la cadence du capteur (60 images/sec), d’une vidéo à grande dynamique sur une architecturede calcul embarquée.La plupart des capteurs actuels produisent une image numérique qui n’est pas capable de reproduireles vraies échelles d’intensités lumineuses du monde réel. De la même manière, les écrans, impri-mantes et afficheurs courants ne permettent pas la restitution effective d’une gamme tonale étendue.L’approche envisagée dans cette thèse est la capture multiple d’images acquises avec des tempsd’exposition différents permettant de palier les limites des dispositifs actuels.Afin de concevoir un système capable de s’adapter temporellement aux conditions lumineuses,l’étude d’algorithmes dédiés à la grande dynamique, tels que les techniques d’auto exposition, dereproduction de tons, en passant par la génération de cartes de radiances est réalisée. Le nouveausystème matériel de type ''smart caméra'' est capable de capturer, générer et restituer du contenu àgrande dynamique dans un contexte de parallélisation et de traitement des flux vidéos en temps réel

This thesis is a part of the EUREKA European project called ''High Dynamic Range - Low NoiseCMOS imagers'', which developped new approaches to design high performance CMOS sensors.The purpose of this thesis is to design a real-time high dynamic range (HDR) vision system. Themain focus will be the real-time video reconstruction at 60 frames/sec in an embedded architecture.Most of the sensors produce a digital image that is not able to reproduce the real world light inten-sities. Similarly, monitors, printers and current displays do not recover of a wide tonal range. Theapproach proposed in this thesis is multiple acquisitions, taken with different exposure times, to over-come the limitations of the standard devices.To temporally adapt the light conditions, the study of algorithms dedicated to the high dynamic rangetechniques is performed. Our new smart camera system is able to capture, generate and showcontent in a highly parallelizable context for a real time processing