VII.1. Conclusion - Laboratoire TIMA

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : NanoElectronique et NanoTechnologies
Arrêté ministériel : 7 août 2006
N° : ISBN 978-2-84813-190-0
Présentée par
« Hawraa AMHAZ »
Thèse dirigée par « Gilles SICARD »
préparée au sein du Laboratoire TIMA
dans l'École Doctorale « Electronique, Electrotechnique,
Automatique et Traitement du Signal, EEATS »
Traitement d’images bas niveau
intégré dans un capteur de
vision CMOS
Thèse soutenue publiquement le 10 juillet 2012,
devant le jury composé de :
M. Philippe BENECH
Professeur à l’université Joseph Fourier, Président
M. Michel PAINDAVOINE
Professeur à l’université de Bourgogne, Rapporteur
M. Pierre MAGNAN
Professeur à l’université de Toulouse, Rapporteur
M. Antoine DUPRET
Chercheur au CEA LETI de Grenoble, Invité
M. Gilles SICARD
Maître de conférences à l’université Joseph Fourier, Directeur de la thèse

Remerciement :
Ce manuscrit de thèse est le fruit de quatre ans de travail de thèse mené au sein du laboratoire
TIMA sous la houlette de Mr. Gilles SICARD. Mes remerciements lui reviennent, naturellement en
premier. J’apprécie beaucoup toutes les discussions que nous avons eues ensemble au fil de ces
années, les conseils qu’il m’a toujours offerts, aussi bien que son support aux moments difficiles. C’est
avec beaucoup de reconnaissance que je lui remercie pour tout ceci et pour plein d’autres moments
que nous avons partagés.
Je tiens à remercier Mme Dominique BORRIONE, la directrice du TIMA, de laquelle je ne
garde en mémoire que tout sentiment de respect et d’admiration. Je la remercie de m’avoir accueillie
dans le laboratoire depuis mon stage de master.
Ensuite, je n’oublierai pas l’équipe du CIME NANOTECH et en premier, Mr Alexandre
CHAGOYA, notre père aimable qui a toujours été là pour nous, beaucoup plus que sa mission de
travail le demandait. Sa gentillesse, ses mots tendres, et sa tendance à soigner tout le monde m’ont
vraiment marqué le cœur. Je remercie encore fortement, Mr Robin ROLLAND pour tout son support,
ses conseils et ses aides logistiques durant les manipulations.
Je continue en remerciant tous les membres de TIMA (les « TIMAliens » comme on le dit),
pour tous les moments que nous avons partagés. Je note spécialement l’équipe CIS avec qui j’ai passé
le plus du temps. Oussama, avec qui j’ai partagé le bureau pour deux ans et plus, Eslam aussi mon
collègue de bureau, Hakim mon collègue du domaine avec qui j’ai partagé du travail et des bons
souvenirs des conférences que nous avons faites ensemble, Alexandre, le dynamo du groupe, Franck le
français 5 étoiles, Florent, Hatem, TugDual, Julien, Mounir et enfin mes compatriotes Taha, Hassan,
Amani et Iman, je vous remercie tous pour tous les moments que nous avons partagés ensemble
durant les activités du groupe CIS et notamment durant l’activité la plus fréquente : la fameuse « pause
café ». De même, je tiens à remercier toute l’équipe administrative de TIMA et spécialement notre
voisine Alice.
Finalement, je ne peux que remercier affectueusement, mes parents et ma famille aux quels je
dois ma vie entière surtout ma mère qui a sacrifié sa vie personnelle en faveur de notre bonheur et
l’âme de mon père qui ne me prive pas de ses soins, même de très loin. Ma sœur Alaa et mes frères
Houssein et Mohamad, je vous remercie énormément pour tout. Que vous soyez dans ma vie, rien que
ça nécessite beaucoup de remerciement. Et enfin, je termine par remercier une personne qui a toujours
été là pour moi dans les moments difficiles et avec qui je partage toute une vie, mon très cher Louay.

Abstract
Abstract:
The classical image processing is based on the evaluation of data delivered by a vision sensor system
as images. The captured light information is extracted sequentially from each photosensitive element
(pixel) of the matrix with a fixed frequency called frame rate. These data, once stored, form a matrix
of data that is entirely updated at the acquisition of each new image. Therefore, for high resolution
imagers, the data flow is huge. Moreover, the conventional systems do not take into account the fact
that the stored data have changed or not compared to the previously acquired image. Indeed, there is a
high probability that this information is not changed. Therefore, this leads, depending on the "activity"
of the filmed scene, to a high level of temporal redundancies. Similarly, the usual scanning methods
do not take into account that the read pixel has or not the same value of his neighbor pixel read once
before. This adds to the temporal redundancies, spatial redundancies rate that depends on the spatial
frequency spectrum of the scene. In this thesis, we have developed several solutions that aim to control
the output data flow from the imager trying to reduce both spatial and temporal pixels redundancies. A
constraint of simplicity and "Smartness" of the developed readout techniques makes the difference
between what we present and what has been published in the literature. Indeed, the works presented in
the literature suggest several solutions to this problem, but in general, these solutions require large
sacrifices in terms of pixel area, since they implement complex electronic functions in situ.
The operating principles, the emulation in MATLAB, the electrical design and simulations and the
experimental results of the proposed techniques are explained in detail in this manuscript.
Keywords: “smart” CMOS image sensor, pixel, dataflow control, readout schemes