Méthodes et outils pour l'implémentation rapide et efficace d'algorithmes de vision par ordinateur sur des multiprocesseurs embarqués

Methods and tools for rapid and efficient parallel implementation of computer vision algorithms on embedded multiprocessors

• Auteur / Autrice : Vítor Schwambach
• Direction : Stéphane Mancini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 30/03/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’informatique et de la microélectronique pour l’architecture des systèmes intégrés (Grenoble ; 1994-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Borrione
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dietmar Fey, Sébastien Cleyet-Merle, Alain Issard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Steven Derrien, François Berry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes embarqués (informatique)

Microprocesseurs multi-coeurs

Reconnaissance de l'activité humaine (informatique)

Vision par ordinateur

Mots clés libres

Architecture

Vidéo

Multiprocesseur

Algorithme

Analyse

Vision par ordinateur

Architecture

Video

Multiprocessor

Algorithm

Analysis

Computer vision

Résumé

Les applications de vision par ordinateur embarquées demandent une forte capacité decalcul et poussent le développement des systèmes multi- et many-cores spécifiques à l’application. Les choix au départ de la conception du système peuvent impacter sa performance parallèle finale – parmi lesquelles la granularité de la parallélisation, le nombre de processeurs et l’équilibre entre calculs et l’acheminement des données. L’impact de ces choix est difficile à estimer dans les phases initiales de conception et il y a peu d’outils et méthodes pour aider les concepteurs dans cette tâche. Les contributions de cette thèse consistent en deux méthodes et les outils associés qui visent à faciliter la sélection des paramètres architecturaux d’un multiprocesseur embarqué et les stratégies de parallélisation des applications de vision embarquée. La première est une méthode d’exploration de l’espace de conception qui repose sur Parana, un outil fournissant une estimation rapide et précise de la performance parallèle. Parana permet l’évaluation de différents scénarios de parallélisation et peut déterminer la limite maximale de performance atteignable. La seconde contribution est une méthode pour l’optimisation du dimensionnement des tuiles d’images 2D utilisant la programmation par contraintes dans l’outil Tilana. La méthode proposée intègre pour plus de précision des facteurs non-linéaires comme les temps des transferts DMA et les surcoûts de l’ordonnancement parallèle.

Embedded computer vision applications demand high system computational power and constitute one of the key drivers for application-specific multi- and many-core systems. A number of early system design choices can impact the system’s parallel performance – among which the parallel granularity, the number of processors and the balance between computation and communication. Their impact in the final system performance is difficult to assess in early design stages and there is a lack for tools that support designers in this task. The contributions of this thesis consist in two methods and associated tools that facilitate the selection of embedded multiprocessor’s architectural parameters and computer vision application parallelization strategies. The first consists of a Design Space Exploration (DSE) methodology that relies on Parana, a fast and accurate parallel performance estimation tool. Parana enables the evaluation of what-if parallelization scenarios and can determine their maximum achievable performance limits. The second contribution consists of a method for optimal 2D image tile sizing using constraint programming within the Tilana tool. The proposed method integrates non-linear DMA data transfer times and parallel scheduling overheads for increased accuracy.