Contributions à une méthodologie d'analyse pour l'implantation d'algorithmes sur FPGA et au développement d'un multi-capteur 3D

par Nestor Arana Arexolaleiba

Thèse de doctorat en Systèmes automatiques

Sous la direction de Alexandre Nketsa et de Roland Prajoux.

Soutenue en 2002

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    Dans le cadre de la robotique mobile autonome, le but du projet TRIDICAM est de développer un multi-capteur 3D de petite taille fournissant une image vidéo couplée à une mesure directe de distance des points de la scène situés dans le champ de vision. Pour cela, un télémètre laser 3D, destiné à être associé à une caméra vidéo, a été développé. Deux modes de travail sont prévus pour le capteur laser 3D. Le premier utilise un balayage en spirale pour mesurer la profondeur de l'ensemble d'une scène. Le deuxième, ou mode aléatoire, ne mesure la profondeur que pour un certain nombre de points quelconques, spécifiés sur le moment. Dans la 1ère partie de cette thèse, nous décrivons notre contribution au projet TRIDICAM. Plus particulièrement, nous traitons de l'asservissement du système de balayage du télémètre 3D, et de la réalisation d'une maquette sur table du multi-capteur. Nous avons également traité de l'étalonnage de l'ensemble capteur laser 3D/caméra vidéo, ainsi que de l'utilisation de la vidéo pour localiser des points d'intérêt (amers, posters, portes,). Etant donné que l'utilisation de composants programmables FPGA est cruciale pour le multi-capteur 3D, nous sommes intéressés dans la 2ème partie de cette thèse à l'optimisation de l'implantation d'algorithmes sur FPGA, dans une optique de synthèse architecturale. Nous avons proposé une méthodologie d'aide au concepteur de circuits FPGA, basée sur l'utilisation de modèles de type Réseau de Petri, l'optimisation proprement dite étant conduite dans le graphe de marquage associé. Nous avons été amenés à définir un graphe comprenant des extensions par rapport au graphe classique, pour augmenter les capacités de modélisation.

  • Titre traduit

    Contributions to an Analysis Methodology for Algorithms Implementation on FPGA and to the Development of a 3D Multi-Sensor


  • Résumé

    Within the framework of autonomous mobile robotics, the TRIDICAM project aims at developing a small size 3D multi-sensor which produces a video image associated to a direct distance measurement for the points in the scene that are located into the visual space. To achieve this, a 3D laser range finder, due to be coupled with a video camera, has been developed. Two modes of operation can be used by the range finder. The 1st one corresponds to a spiral motion of the laser beam, allowing the depth measurement of the whole scene. The 2nd one, called the random mode, is such that only a few arbitrary points have their distance measured, these points being defined on the fly. In the 1st part of this thesis, we describe our contribution to the TRIDICAM project. More specifically, we deal with the control system needed by the deviation system of the range finder, and with the development of a mock-up of the multi-sensor. We have also dealt with the calibration of the range finder/video camera ensemble, as well as with using the video image to spot points of interest (landmarks, posters, doors,). Because using FPGA programmable components is so crucial for the 3D multi-sensor, in the 2nd part of this thesis we are interested in optimizing the implementation of algorithms in FPGA, with an architectural synthesis approach in mind. We have proposed a methodology for aiding an FPGA circuit designer, based on the use of Petri net models, the optimization itself being done on the associated reachability graph. We had to define a graph with extensions to the usual one, in view of increasing the modeling capabilities.

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Informations

  • Détails : 146 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 135-146

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2002/652/ARA
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