Capteur d'images événementiel, asynchrone à échantillonnage non-uniforme

par Amani Darwish

Thèse de doctorat en Nanoélectronique et nanotechnologie

Sous la direction de Gilles Sicard et de Laurent Fesquet.

Le jury était composé de Yves Leduc.

Les rapporteurs étaient Michel Paindavoine, Olivier Sentieys.


  • Résumé

    Face aux défis actuels liés à la conception de capteurs d'images à forte résolution comme la limitation de la consommation électrique, l'augmentation du flux de données ainsi que le traitement de données associé, on propose, à travers cette thèse, un capteur d'image novateur asynchrone à échantillonnage non uniforme.Ce capteur d’images asynchrone est basé sur une matrice de pixels événementiels qui intègrent un échantillonnage non uniforme par traversée de niveaux. Contrairement aux imageurs conventionnels, où les pixels sont lus systématiquement lors de chaque trame, les pixels événementiels proposés sont consultés que lorsqu’ils contiennent une information pertinente. Cela induit un flux de données réduit et dépendant de l’image.Pour compléter la chaîne de traitement des pixels, on présente également une architecture numérique de lecture dédiée conçue en utilisant de la logique asynchrone et destinée à contrôler et à gérer le flux de données des pixels événementiels. Ce circuit de lecture numérique permet de surmonter les difficultés classiques rencontrées lors de la gestion des demandes simultanées des pixels événementiels sans dégrader la résolution et le facteur de remplissage du capteur d’images. En outre, le circuit de lecture proposé permet de réduire considérablement les redondances spatiales dans une image ce qui diminue encore le flux de données.Enfin, en combinant l'aspect échantillonnage par traversée de niveau et la technique de lecture proposée, on a pu remplacer la conversion analogique numérique classique de la chaîne de traitement des pixels par une conversion temps-numérique (Time-to-Digital Conversion). En d'autres termes, l'information du pixel est codée par le temps. Il en résulte une diminution accrue de la consommation électrique du système de vision, le convertisseur analogique-numérique étant un des composants les plus consommant du système de lecture des capteurs d'images conventionnels

  • Titre traduit

    Asynchronous Event-driven Image Sensor


  • Résumé

    In order to overcome the challenges associated with the design of high resolution image sensors, we propose, through this thesis, an innovative asynchronous event-driven image sensor based on non-uniform sampling. The proposed image sensor aims the reduction of the data flow and its associated data processing by limiting the activity of our image sensor to the new captured information.The proposed asynchronous image sensor is based on an event-driven pixels that incorporate a non-uniform sampling crossing levels. Unlike conventional imagers, where the pixels are read systematically at each frame, the proposed event-driven pixels are only read when they hold new and relevant information. This induces a reduced and scene dependent data flow.In this thesis, we introduce a complete pixel reading sequence. Beside the event-driven pixel, the proposed reading system is designed using asynchronous logic and adapted to control and manage the flow of data from event pixels. This digital reading system overcomes the traditional difficulties encountered in the management of simultaneous requests for event pixels without degrading the resolution and fill factor of the image sensor. In addition, the proposed reading circuit significantly reduces the spatial redundancy in an image which further reduces the data flow.Finally, by combining the aspect of level crossing sampling and the proposed reading technique, we replaced the conventional analog to digital conversion of the pixel processing chain by a time-to-digital Conversion (TDC). In other words, the pixel information is coded by time. This results in an increased reduction in power consumption of the vision system, the analog-digital converter being one of the most consuming reading system of conventional image sensors components


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