Cette thèse se concentre sur la mise en œuvre d'implantations matérielles dédiées des filtres morphologiques fondamentaux, basés sur des itérations d'érosions/dilatations. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une mise en oeuvre efficace et programmable de ces opérateurs en utilisant des algorithmes en flot de données et considérant les besoins applicatifs globaux. Dans la première partie, nous étudions les algorithmes existants pour les opérateurs morphologiques fondamentaux et leur réalisation sur des différentes plates-formes informatiques. Nous nous intéressons plus particulièrement à un algorithme basé sur la file d'attente pour la mise en œuvre de la dilatation car il permet de réaliser l'accès séquentiel aux données avec une latence minimale, ce qui est très favorable pour le matériel dédié. Nous proposons ensuite un autre algorithme réalisant l'ouverture morphologique, sous angle arbitraire, basé sur le même principe d'une file d'attente, permettant d'obtenir directement des mesures de granulométrie. La deuxième partie présente la mise en oeuvre matérielle des algorithmes efficaces au moyen d'unités de traitement à flot de données. Nous commençons par l'unité de dilatation 1-D, puis grâce à la séparabilité de la dilatation nous construisons des unités 2-D rectangulaire et polygonale. L'unité de traitement pour l'ouverture orientée et spectre modèle est ainsi décrit. Nous présentons également une méthode de parallélisation de calcul en dupliquant des unités de traitement. Toutes les unités de traitement proposés sont évalués expérimentalement par la réalisation des prototypes à base de circuits programmables (FPGA), et les résultats en termes d'occupation de surface et de vitesse de traitement sont discutées. Dans la troisième partie, les unités de calcul proposées sont utilisées dans deux applications différentes, illustrant ainsi leur capacité de répondre exigences des applications embarquées a basse consommation. Les principales contributions de cette thèse sont : i) proposition d'un nouvel algorithme d'ouverture sous angle arbitraire, ii) réalisation des architectures matérielles dédiées et programmables d'opérateurs morphologiques fondamentaux à l'élément structurant large et sous angle arbitraire ; iii) amélioration de la performance obtenue grâce à l'exploitation de plusieurs niveaux de parallélisme. Les résultats suggèrent que les performances de temps réel précédemment irréalisable de ces opérateurs traditionnellement coûteux peuvent être atteints même pour des longues concaténations d'opérateurs ou des images à haute résolution / This thesis is focused on implementation of fundamental morphological filters in the dedicated hardware. The main objective of this thesis is to provide a programmable and efficient implementation of basic morphological operators using efficient dataflow algorithms considering the entire application point of view. In the first part, we study existing algorithms for fundamental morphological operators and their implementation on different computational platforms. We are especially interested in algorithms using the queue memory because their implementation provides the sequential data access and minimal latency, the properties very beneficial for the dedicated hardware. Then we propose another queue-based arbitrary-oriented opening algorithm that allows for direct granulometric measures. Performance benchmarks of these two algorithms are discussed, too. The second part presents hardware implementation of the efficient algorithms by means of stream processing units. We begin with 1-D dilation unit, then thanks to the separability of dilation we build up 2-D rectangular and polygonal dilation units. The processing unit for arbitrary-oriented opening and pattern spectrum is described as well. We also introduce a method of parallel computation using a few copies of processing units in parallel, thereby speeding up the computation. All proposed processing units are experimentally assessed in hardware by means of FPGA prototypes, and the performance and FPGA occupation results are discussed. In the third part, the proposed units are employed in two diverse applications illustrating thus their capability of addressing performance-demanding, low-power embedded applications. The main contributions of this thesis are: 1) new algorithm for arbitrary oriented opening and pattern spectrum, 2) programmable hardware implementation of fundamental morphological operators with large structuring elements and arbitrary orientation, 3) performance increase obtained through multi-level parallelism. Results suggest that the previously unachievable, real-time performance of these traditionally costly operators can be attained even for long concatenations and high-resolution images

<p>Основни допринос ове докторске дисертације је развој алгоритама за објективну процену визуелног квалитета слике синтетизоване применом ДИБР (Depth Image Based Rendering) техника које узрокују неуниформна изобличења у области ивица. Применом нелинеарних морфолошких филтара у мултирезолуционој декомпозицији слика код израчунавања предложене метрике, важне геометријске информације као што су ивице су добро очуване без помака и замућења у сликама на различитим скалама мултирезолуционе репрезентације. Израчунавањем МСЕ по подопсезима који садрже ивице, пиксел по пиксел, прецизно се мери разлика две мултирезолуционе репрезентације. Тако се највећи значај у процени квалитета додељује области ивица. Процене предложене метрике се добро поклапају са субјективним оценама.</p> / <p>Osnovni doprinos ove doktorske disertacije je razvoj algoritama za objektivnu procenu vizuelnog kvaliteta slike sintetizovane primenom DIBR (Depth Image Based Rendering) tehnika koje uzrokuju neuniformna izobličenja u oblasti ivica. Primenom nelinearnih morfoloških filtara u multirezolucionoj dekompoziciji slika kod izračunavanja predložene metrike, važne geometrijske informacije kao što su ivice su dobro očuvane bez pomaka i zamućenja u slikama na različitim skalama multirezolucione reprezentacije. Izračunavanjem MSE po podopsezima koji sadrže ivice, piksel po piksel, precizno se meri razlika dve multirezolucione reprezentacije. Tako se najveći značaj u proceni kvaliteta dodeljuje oblasti ivica. Procene predložene metrike se dobro poklapaju sa subjektivnim ocenama.</p> / <p>The main contribution of this doctoral thesis is the development of algorithms for objective<br />DIBR-synthesized view quality assessment. DIBR algorithms introduce nonuniform<br />geometric distortions affecting the edge coherency in the synthesized images.The non-linear<br />morphological filters used in multi-scale image decompositions of the proposed metric<br />maintain important geometric information such as edges across different resolution<br />levels.Calculating MSE pixel-by-pixel through subbands in which the edges are extracted,<br />the difference of the two multiresolution representations, the reference and the synthesized<br />image, is precisely measured. In that way the importance of edge areas which are prone to<br />synthesis artifacts is emphasized in the image quality assessment. The proposed metric has<br />very good agreement with human judgment.</p>