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Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet 38031 Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" Un capteur de vision.

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1 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" Un capteur de vision CMOS pour la sécurité automobile. Estelle Labonne Gilles Sicard, Marc Renaudin Laboratoire TIMA, Grenoble

2 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 2 Plan Applications visées pour notre capteur de vision; Présentation des capteurs de vision; Principales caractéristiques des capteurs APS; Présentation de l’architecture développée; Conclusions et perspectives.

3 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 3 Applications Capteur embarqué dans le véhicule Surveillance à l’intérieur du véhicule: - observation du visage du conducteur pour la détection d’un endormissement; - observation de la position des passagers pour le déclenchement sélectif des airbags; Surveillance à l’extérieur du véhicule: - détection d’obstacles (autres véhicules, cyclistes, piétons)

4 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 4 Les capteurs de vision Capteur CCDCapteur APSCapteur à concevoir TechnologieCCDCMOS Coût$$$$$ Mode de captureprogressive progressive ou instantanée instantanée Accès aux pixelsséquentiel séquentiel ou aléatoire aléatoire Vitesse de lecture Bruit Sensibilité Dynamique de fonctionnement +++ Deux types de capteurs de vision: les capteurs CCD (Charge Coupled Device) les capteurs APS (Active Pixel Sensor)

5 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 5 Caractéristiques des APS (1/3) Le bruit: Il est le principal défaut des capteurs de vision CMOS. Il y a deux types de bruit, le bruit temporel et le bruit spatial (« fixed pattern noise », FPN). a) b) c) Illustration du bruit spatial fixe (FPN): a) bruit spatial colonne à colonne; b) bruit spatial fixe de pixel; c) bruit spatial fixe total.

6 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 6 La dynamique de fonctionnement: Elle permet d’évaluer la capacité du capteur à retransmettre une image comportant à la fois des parties très éclairées et des parties très sombres. Caractéristiques des APS (2/3) a) b) c) Exemple de scènes prises avec: a) une dynamique de 60dB et un faible temps d’exposition b) une dynamique de 60dB et un long temps d’exposition c) une dynamique de 120dB

7 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 7 Le mode de capture : Il existe plusieurs méthodes de capture d’image, la capture progressive (ligne par ligne) et la capture instantanée (toute la matrice). Caractéristiques des APS (3/3) Acquisition de l’image d’un ventilateur en marche avec: a) une capture d’image progressive (distorsions) b) une capture instantanée

8 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 8 Architecture développée (1/2) Minimisation de la surface: choix d’une architecture de pixel avec un seul type de transistors; Optimisation de la dynamique: choix d’une structure avec un transistor monté en compresseur logarithmique, impliquant un fort bruit FPN; Mode de capture instantanée: mise en place d’une structure dite « glogal shutter », impliquant un interrupteur et une mémoire analogique au sein du pixel; Limitation des fuites et isolation de la mémoire: mise en place d’une structure à deux amplificateurs, impliquant une baisse de la dynamique de fonctionnement.

9 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 9 Architecture développée (2/2) V OUT Ampli1 Ampli2 Interrupteur GS Mémoire Compresseur logarithmique Photodiode Architecture développée pour respecter les spécifications du projet.

10 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 10 Conclusion Spécifications contraignantes dues à l’environnement d’utilisation; Association inédite de deux caractéristiques: capture d’image instantanée et grande dynamique de fonctionnement; Pixel fonctionnel mais plusieurs points critiques à améliorer; Conception d’un circuit de test en cours.

11 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 11 Perspectives Etude et réduction du bruit apporté par le compresseur logarithmique; Etude et réduction des fuites de courant au niveau de la mémoire analogique; Implémentation, conception et test de la matrice de 620 x 808 pixels; Exploitation du circuit de test pour la mise en œuvre de nouvelles architectures de pixel.

12 Mai 2005 Estelle LABONNE TIMA-CNRS-INPG-UJF 46 Av. Félix Viallet Grenoble Cedex France CIS group "Concurrent Integrated Systems" 12 Merci pour votre attention !


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