Approches connexionnistes pour la vision par ordinateur embarquée

par Robin Danilo

Thèse de doctorat en Stic

Soutenue le 18-12-2018

à Lorient , dans le cadre de École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère) , en partenariat avec Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (laboratoire) .

Le président du jury était Bernard Girau.

Le jury était composé de Benoît Miramond.

Les rapporteurs étaient Michel Paindavoine, Damien Querlioz.


  • Résumé

    Pour concevoir des systèmes de vision embarquée, deux axes peuvent être considérés. Le premier se focalise sur la conception de nouveaux dispositifs numériques plus puissants capables de mettre en œuvre de manière efficace des algorithmes complexes. Le second se concentre sur l'élaboration de nouveaux algorithmes de vision, moins gourmands en ressources et qui peuvent efficacement être mis en œuvre sur des systèmes numériques embarqués. Nous privilégions dans ces travaux le second axe avec comme approche l'utilisation de modèles connexionnistes. Parmi les différents modèles existants, nous nous intéressons à deux modèles de réseaux de neurones artificiels, les réseaux à clusters et les réseaux convolutifs. Le premier modèle que nous utilisons, appelé réseau à clusters, n'avait jamais été utilisé pour réaliser des tâches de vision par ordinateur. Cependant, il paraissait être un bon candidat pour être utilisé sur des systèmes embarqués, notamment par des mises en œuvre sur des architectures matérielles dédiées. L'objectif a été tout d'abord de trouver les types de tâches pouvant être réalisées à l'aide de ce modèle de réseau. Ce modèle a été conçu pour réaliser des mémoires associatives. En vision par ordinateur, cela peut se rapprocher de problèmes tels que la recherche d'images par le contenu. Ce type d'application utilise massivement des algorithmes de recherche de plus proches voisins approchée et c'est donc sur ce type de tâches que nous nous sommes concentrés. Le second type de réseau étudié appelé réseau convolutif, est lui très populaire pour concevoir des systèmes de vision par ordinateur. Notre objectif a été ici de trouver des manières de simplifier ces réseaux tout en conservant des performances élevées. Nous proposons notamment une technique qui consiste à ré-entrainer des réseaux quantifiés.

  • Titre traduit

    Connectionist Approaches for Embedded Computer Vision


  • Résumé

    To design embedded computer vision systems, two axes can be considered. The first focuses on designing new, more powerful, digital devices that can efficiently implement complex algorithms. The second targets the development of new, lightweight computer vision algorithms that can be effectively implemented on digital embedded systems. In this work, we favor the second axis by using connectionist models. In this context, we focus on two models of artificial neural networks: cluster-based networks and convolutional networks. The first model we use, i.e. cluster-based network, was never been used to perform computer vision tasks before. However, it seemed to be a good candidate to design embedded systems, especially through dedicated hardware architectures implementation. The goal was first to find out the kinds of tasks that could be performed using this network model. This model has been designed to implement associative memories which can come close to problems such as content- based image retrieval in computer vision domain. This type of application massively uses approximated nearest neighbor search algorithms which makes it a good candidate to focus on. The second type of network studied in this work, called convolutional network, is very popular to design computer vision systems. Our goal here was to find different ways to simplify their complexity while maintaining high performance. In particular, we proposed a technique that involves re-training quantified networks.


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