Conception pixel et système d’acquisition pour capteur d’image à lecture évènementielle

Les capteurs d’image conventionnels sont basés sur l’acquisition de trames complètes pour former une image. Le photocourant détecté au niveau du pixel est intégré dans une capacité pendant une période de temps déterminée. La tension ainsi produite est lue de manière séquentielle, ligne par ligne, vers la sortie, après une éventuelle conversion en numérique effectuée en bas de chaque colonne. Ce type de capteurs présentent l’avantage de la compacité de leurs pixels par sa petite taille, bon facteur de remplissage (fill factor), faible bruit fixe (FPN), entre autres. Par contre, ils ont l’inconvénient de leur faible bande passante au niveau de la cadence vidéo (images par seconde), surtout si la résolution spatiale est importante, avec des millions de pixels à traiter. Leur nature séquentielle fait que tous les pixels doivent être lus, même si leur information n’a pas changé. De plus, étant donné que le photocourant est intégré pendant un temps fixe (entre 10 et 20ms), l’information sur des objets qui bougent rapidement sont perdues, ainsi que sur des évènements lumineux variant rapidement dans le temps. Des solutions comme la réduction du temps de trame (lecture ultra-rapide) ou la gestion des régions d’intérêt (ROI) sont en détriment de la consommation à cause de l’augmentation de la puissance de traitement des donnés.
Basés sur la vision biologique, les capteurs évènementiels (event-driven vision sensors) fonctionnent de façon différente. Lorsque le niveau d’activité d’un pixel atteint un certain seuil, il envoie une impulsion au système afin d’être lu. De cette façon, l’information est transmise et traitée de manière continue dans le temps et la bande passante du canal de communication est uniquement utilisée par les pixels actifs. Les pixels très actifs envoient des impulsions plus rapidement et plus fréquemment que les moins actifs.
Les applications visées pour ce type de capteurs sont diverses et variées:  les systèmes de navigation pour automobiles autonomes, la robotique, les systèmes domotiques, etc.  
Travail demandé :
Dans un premier temps vous prendrez connaissance des principes de fonctionnement des capteurs d’image de type évènementiel. Un état de l’art sera également établi par l’intermédiaire d’une recherche bibliographique.  Ensuite, plusieurs types d’architecture pixel seront proposées suivant le type d’application visée. Ils incluent le type de photodiode adaptée et les transistors de commande et de lecture. Pour cela, des travaux de conception et de simulation seront nécessaires afin d’optimiser ses performances. Parallèlement, un ou plusieurs systèmes de lecture au niveau de la matrice sera également proposé et simulé pour validation.
Les travaux réalisés pendant ce stage pourront se poursuivre ensuite au sein d’un sujet de thèse.

Pour candidater, merci d’adresser directement CV+LM à l’adresse suivante : josep.segura-puchades@cea.fr

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