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Theses Year : 2005

Asynchronism in artificial retinas

Asynchronisme dans les rétines artificielles

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Valentin Gies

Abstract

Image processing is usually divided into low- mid- and high-level operations. Mid-level regional operators are a key feature in image processing. In a preliminary study, we present their importance considering image processing with an energetic point of view. We also determine a general way of implementing these operators in order to use them in an efficient way. After having the necessity of asynchronism for implementing regional operators, we review existing structures for massively parallel regional computation. Because the hardware cost of asynchronism is too important for a dense implementation in artificial retinas, we propose to reduce to the minimum possible the hardware ressources needed for regional asynchronous computations. This leads to a new regional computation structure, the associative micropipelines, implementing part of the associative mesh model, especially the regional sum. This structure is based on an asynchronous element, the convergent micropipeline having a reduced hardware cost. The associative micropipelines use an alternative mode of asynchronous communication we call the token transmission. In order to reduce again the regional operators hardware cost defined before, we propose a way to optimize the asynchronous interconnexion network. In the algorithmic part, we show that the possibility of using efficient regional operators allow to extend the image processing framework. We propose to illustrate this extension applying it to image segmentation. After a review of the existing segmentation methods, we propose a statistical solution to watershed over-segmentation issue. Finally, we present a novel segmentation method, societal segmentation, based on an analogy between segmentation of a land into towns and villages and image segmentation, using regional measures in an intensive way.
Le traitement d'image se divise usuellement en opérations de bas, moyen et haut niveau. Les opérateurs régionaux de moyen niveau sont un maillon essentiel de la chaîne de traitement de l'image. Dans une étude préliminaire, nous montrons leur importance dans le cadre d'une approche énergétique du traitement d'image et nous déterminons une forme générale sous laquelle ces opérateurs peuvent être implantés afin de pouvoir être utilisés de manière efficace. Après avoir montré la nécessité de l'asynchronisme pour implanter ces opérateurs régionaux, nous étudions les structures existant dans la littérature. Le coût matériel élevé de l'asynchronisme et de ces structures étant trop important pour une implantation dense dans des rétines artificielles, nous tenons à limiter au minimum possible les ressources utiles aux calculs régionaux asynchrones. Cela nous conduit à une nouvelle structure de calcul régional, les micropipelines associatifs, implantant partiellement le modèle des réseaux associatifs, en particulier la somme régionale. Cette structure est basée sur un élément de circuit asynchrone, le micropipeline convergent ayant un coût d'implantation matériel faible. Il utilise un mode alternatif de transmission asynchrone que nous appelons la transmission par jetons. Afin de réduire encore le coût des opérateurs régionaux définis précédemment, nous optimisons ensuite le réseau de connexion asynchrone. Dans la partie algorithmique, nous montrons que la possibilité d'utiliser des opérateurs régionaux de manière efficace conduit à élargir le cadre du traitement d'image. Nous illustrons cette extension dans le cadre de la segmentation d'images. Après une étude des méthodes de segmentation existantes, une méthode basée sur des mesures statistiques régionales permettant d'améliorer la segmentation à base de ligne de partage des eaux sera proposée. Enfin, nous introduisons une nouvelle méthode de segmentation, la segmentation sociétale basée sur une analogie avec la segmentation d'un territoire en villes et villages, utilisant de manière intensive les mesures régionales.
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Dates and versions

pastel-00001662 , version 1 (04-04-2006)

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  • HAL Id : pastel-00001662 , version 1

Cite

Valentin Gies. Asynchronisme dans les rétines artificielles. Sciences de l'ingénieur [physics]. ENSTA ParisTech, 2005. Français. ⟨NNT : 2005PA112296⟩. ⟨pastel-00001662⟩
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