Abstract FR:

La nécessité d'avoir des systèmes capables de percevoir le relief est apparue dès le début de la photographie. Cette nécessité a conduit à la réalisation des dispositifs macroscopiques qui avaient tous comme point commun la perception du relief de l'environnement humain. Ces systèmes utilisent diverses méthodes de reconstruction: stéréoscopie passive ou active, temps de vols, etc. Les avancées technologiques laissent entrevoir la possibilité de réaliser des systèmes intégrés de vision en trois dimensions sur puce. Cela ouvre de nouveaux champs applicatifs, comme la vision précise en trois dimensions in vivo dans le corps humain lors d'examen de type endoscopique. A ce jour peu de travaux tendent à concevoir un capteur intégré polyvalent malgré les avantages évidents pour ces nouvelles applications. Jusque là, la principale restriction était due à la taille, à la vitesse de fonctionnement ou à la consommation des appareils. Pour répondre aux besoins d'applications émergentes telles que l'endoscopie 3D, le projet Cyclope a été lancé. Il s'agit d'une action de recherche au sein de laquelle est étudiée la conception d’un capteur de vision 3D intégré temps-réel avec des capacités de communication sans fil basées sur la stéréoscopie active. Ce capteur est alors capable de fournir une représentation texturée en trois dimensions d'une scène. Cette thèse traite de l'analyse des solutions envisageables pour la réalisation d'une instrumentation d'acquisition et de projection du motif et de sa mise en oeuvre. La principale contrainte de notre application consiste en l'acquisition quasi simultanée de la texture de l'image dans le spectre du visible et du motif projeté. Ayant opté pour un laser pulsé dont sa longueur d'onde est dans le proche infrarouge, pour ne pas dénaturer la scène, plusieurs solutions étaient possibles. Malheureusement, aucune d'entre elles n'étaient pleinement satisfaisante. Dans ce contexte, j'ai opté pour une approche d'acquisition énergétique et temporelle basée sur l'existence d'un gap énergétique entre la scène et le motif projeté à cette longueur d'onde. Un démonstrateur macroscopique a été réalisé afin de valider notre approche et d'estimer ces performances. L'ensemble est composé d'une caméra CMOS dotée de CAN 8 bits externe, d'un projecteur de motif infrarouge générant une matrice de 49 points, d'une carte FPGA Xilinx Virtex2Pro et d'un module de communication sans fil ZIGBEE. Sur le FPGA est mis en oeuvre les architectures de contrôle et de synchronisation, de pré-traitements, de reconstruction et de communication. Les performances du systèmes ont été évaluées selon trois axes distincts: les performances de la séparation motif/arrière plan pour différentes conditions d'utilisation, l'impact de la méthode sur la précision de la reconstruction et enfin l'estimation de la consommation énergétique globale du système pour plusieurs cibles.