Brevet FR2666649A1 — publié le 19920313

DISPOSITIF DE SUIVI D'UN VEHICULE AVEC UNE FONCTION DE MESURE DE DISTANCE La présente invention a pour objet un dispositif de suivi d'un véhicule avec une fonction de mesure de distance qui est capable de suivre continuellement un véhicule le précédant d'une manière automatique tout en mesurant successivement la distance allant jusqu'au véhicule le précédant d'une façon optique. Certains exemples typiques de dispositifs de mesure de distance sont décrits dans les Publications du Brevet japonais 63-38085 et 63-46363 Les dispositifs qui y sont décrits ont généralement une paire de premier et second systèmes optiques parallèles munis de deux lentilles convexes 101, 102 situées sur une ligne horizontale et séparées L'une de l'autre d'une distance prescrite L, comme le montre la figure 3 Une paire de capteurs d'images séparés 103, 104 sont situés horizontalement au niveau des foyers des lentilles 101, 102 à La distance focale f des emplacements des lentilles correspondantes 101, 102, respectivement, pour envoyer des signaux d'images respectifs vers un processeur de signaux commun 120. Le processeur de signaux 120 décale successivement les signaux d'images provenant des capteurs d'images 103, 104 et les superpose électriquement l'un sur l'autre, de sorte que la distance R entre les lentilles 101, 102 et un objet 121 est calculée d'après le principe de triangulation utilisant la formule suivante R = (f x L)/d o d est La distance de décalage dont les signaux d'images sont déplacés pour obtenir La meilleure concordance. D'autre part, un procédé typique pour suivre un véhicule précédant qui est capté par un capteur d'images ou similaire est décrit dans la Publication du Brevet japonais No 60-33352 Dans ce procédé, dans le but de suivre une cible sur -un écran de visualisation, un conducteur doit visualiser sur l'écran une porte ou une fenêtre de suivi qui contient la cible à suivre, tout en regardant l'écran. Avec les dispositfs de mesure de distance classiques tels que ceux décrits ci- dessus o la totalité des images captées par les capteurs d'images gauche et droite 101, 102 sont comparées l'une avec l'autre pour mesurer la distance d'un véhicule précédant, il est relativement difficile de déterminer avec précision l'image du véhicule précédant parmi les diverses images captées par les capteurs d'images 101, 102 et c'est pourquoi il est difficile de détecter avec précision la distance en raison des grandes influences des images d'arrière- plan autour de l'image du véhicule captée. En outre, les images d'arrière-plan autour de l'image du véhicule précédant sont généralement compliquées et c'est pourquoi il est impossible de discerner automatiquement et de suivre le véhicule précédant, si bien que le conducteur doit former une fenêtre de suivi du véhicule de La forme souhaitée sur l'écran de visualisation en mode manuel Une telle opération de la part du conducteur réduit considérablement la sécurité au volant. Par conséquent, la présente invention est destinée à résoudre les problèmes décrits précédemment posés par les dispositifs classiques. Un objet de l'invention est de fournir un dispositif de suivi d'un véhicule, nouveau et amélioré avec une fonction de mesure de distance o, une fois que le conducteur a approximativement formé une fenêtre de suivi d'un véhicule à l'écran, la position et la taille exactes de la fenêtre peuvent être automatiquement réglées de façon à localiser l'image d'un véhicule précédant-cible tel qu'il est capté au centre de la fenêtre, et o la distance allant jusqu'au véhicule précédant -cible peut être mesuréesuccessivement de façon exacte tout en suivant le véhicule-cible. Dans le but d'atteindre l'objet précité, selon la présente invention, il est prévu un dispositif de suivi d'un véhicule avec une fonction de mesure de distance comprenant des moyens capteurs d'images pour mettre en images un objet de deux points de vue différents pour former une paire de première et seconde images de celui-ci; un moyen de formation de fenêtres pour définir une fenêtre de suivi du véhicule d'une taille variable à l'intérieur des premières images; une mémoire pour stocker successivement une image dans la fenêtre suivant le véhicule; un processeur d'images pour trouver, à partir des premières images du moment présent, une nouvelle image qui est la plus semblable à l'image stockée dans la mémoire à un moment antérieur, le processeur d'images étant utilisable pour définir une fenêtre provisoire contenant à l'intérieur la nouvelle image ainsi trouvée; et un contrôleur pour calculer la distance allant jusqu'au véhicule précédant d'après la distancé de décalage de laquelle la nouvelle image des premières images est décalée par rapport à une image correspondante des secondes images pour obtenir la meilleure concordance entre elles, le contrôleur étant utilisable pour régler l'emplacement de la fenêtre provisoire pour former une nouvelle fenêtre de sorte que la nouvelle fenêtre ainsi formée contient le plus grandnombre de lignes horizontales. En utilisant la fenêtre provisoire, les différences entre les signaux d'images adjacents verticalement à l'intérieur de la -fenêtre provisoire sont totalisées sur la longueur horizontale de la fenêtre provisoire pour extraire des lignes horizontales de la fenêtre provisoire, si bien que la nouvelle fenêtre est définie d'après une position verticale maximisant la somme des différences. Dans une réalisation préférée, une somme totale Sa des différences entre les signaux d'images adjacents verticalement Sna et Sn,a-1 à l'intérieur de la moitié supérieure de la fenêtre provisoire et une somme totale Sb des différences entre les image adjacents verticalement Sn,b et Sn,b-1 à l'intérieur d'une moitié inférieure de la fenêtre provisoire est calculée d'après les équations suivantes: p+k+r Sa = (Sn,a Sna-1) nzp+k o q + ú+ s/2 p+k+r Sb = (Sn,b Sn,b-1) n=p+k o q + Z D'après la différence entre la valeur de a qui maximise Sa et la valeur de b qui maximise Sb, la longueur verticale s I et la longueur horizontale r I de la nouvelle fenêtre sont déterminées comme suit s I = a b + o r I = r + (s I s) o o est un décalage de la nouvelle fenêtre par rapport à la fenêtre provisoire. La nouvelle fenêtre de cette taille est nouvellement définie avec le coin gauche inférieur et le coin droit supérieur de celle-ci étant situés aux points (p + k, b o/2) et (p + k + -r I, a + o/2), respectivement. Les objets mentionnés précédemment et d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront beacoup plus clairs d'après la description détaillée suivante d'une réalisation préférée de celle-ci prise conjointement avec les dessins joints. La figure 1 est un organigramme schématique d'un dispositif de suivi d'un véhicule avec une fonction de mesure de distance selon la présente invention Les figures 2 (a) à 2 (e) sont des vues explicatives montrant un procédé de suivi d'un véhicule précédant effectué par le dispositif de suivi d'un véhicule de la figure 1; -et La figure 3 est un organigramme schématique d'un dispositif de mesure de distance classique. Une réalisation de la présente invention va maintenant être décrite en détails en faisant référence aux dessins joints. La figure 1 illustre la construction schématique d'un dispositif de suivi d'un véhicule avec une fonction de mesure de distance selon la présente invention Le dispositif illustré comprend un premier et un second systèmes optiques parallèles ayant deux lentilles convexes 1, 2 situées sur une ligne horizontale et séparés L'unde l'autre par une distance prescrite L, et une paire de premier et second capteurs d'images sépares 3, 4 (à gauche et à droite) et situés horizontalement au niveau des foyers des lentilles 1, 2 à une distance f des emplacements des lentilles correspondantes 1, 2, respectivement, pour envoyer des signaux d'images respectifs analogiques représentatifs d'une image en deux dimensions à une paire de première et seconde mémoires correspondantes 5, 6 Une troisième mémoire 7 stocke les images transférées vers elle via un bus provenant de la première mémoire 5 Un processeur d'images 9 est connecté aux première, seconde et troisième mémoires 5 à 7 et à un contrôleur 8 sous la forme d'un micro-ordinateur pour le traitement des images des données stockées dans les mémoires 5 à 7 sous la commande du micro-ordinateur 8 Un écran de visualisation 10 est connecté au processeur d'images 9 et au micro-ordinateur 8 pour visualiser une image d'un véhicule précédant 13 constituée par le processeur d'images 9 sous la commande du micro- ordinateur 8 Un moyen de formation d'une fenêtre de suivi d'images 11 est connecté au micro-ordinateur 8 pour définir une fenêtre de suivi d'images sur l'écran de visualisation 10. Le fonctionnement du dispositif décrit précédemment va maintenant être décrit en faisant référence en particulier aux figures 2 (a) à 2 (e). Premièrement, une image d'un objet sous la forme d'un véhicule précédant 13 à suivre est captée par les capteurs d'images 3, 4 et entrée dans les première et seconde mémoires 5, 6 L'image du véhicule précédant 13 ainsi entrée est ensuite transmise à partir des mémoires 6, 7 à l'écran de visualisation 10 o elle est visualisée sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques (TRC) A cette occasion, le conducteur manipule le moyen de formation de la fenêtre de suivi d'images 11 pour désigner ou définir l'emplacement et la taille d'une fenêtre de suivi d'images à former sur l'écran de visualisation Le micro- ordinateur 8 lit ces instructions et fait en sorte que la fenêtre désignée se forme sur l'écran de visualisation tout en désignant les adresses correspondantes dans les mémoires 5, 6. Ici, supposons que le conducteur visualise une fenêtre de suivi d'images appropriée sur l'écran de visualisation en un temps ponctuel t O en utilisant le moyen de formation de fenêtres 9, de sorte que le microordinateur 8 mesure ou calcule la distance -allant jusqu'à un véhicule précédant -cible Un procédé pour définir la fenêtre de suivi d'images est montré dans les figures 2 (a) à 2 (e) Par exemple, comme le montre la figure 2 (a), le conducteur manipule tout d'abord le moyen de formation de la fenêtre 11 de façon qu'une fenêtre de forme rectangulaire 15 d'une taille ou de dimensions prédéterminées contenant une image 16 d'un véhicule précédant soit définie approximativement dans les premières images ou images de gauche captées par le capteur 5 de premières images ou d'images de gauche avec son coin inférieur gauche et son coin supérieur droit positionnés aux endroits (p, q)i et (p + r, q + s), respectivement, dans le système coordonné d'éléments d'images Le micro- ordinateur 8 stocke la fenêtre ainsi définie 15 dans la première mémoire 5 en affectant les emplacements précités aux adresses correspondantes dans la première mémoire 5. Par conséquent, une zone rectangulaire de la même taille que celle de la fenêtre 15 stockée ci- dessus dans la première mémoire 5 est successivement découpée ou extraite des secondes images ou images de droite captées par le capteur 6 de secondes images ou d'images de droite dans une zone de recherche 17 sous la forme d'une bande s'étendant horizontalement avec une longueur verticale de la ligne (q) à la ligne (q +s), comme l'indique le hachurage de la figure 2 (b), pour comparer une image 18 avec l'image 16 du véhicule précédant dans la fenêtre 15 dans la première mémoire 5 Plus précisément, en supposant que les signaux d'images pour les premières images ou images de gauche sont représentées par Si,j et les signaux d'images pour les secondes images ou images de droite sont représentées par S Ii,j une somme totale Sk de valeurs absolues des différences entre les signaux correspondants pour les premières et les secondes images (Sij S Ii,j) est calculée par le processeur d'images 9 de la façon suivante q+s p+r Sk = > j |Sij S Ii+k,il ( 1) j=q i=p o k est un nombre entier positif qui varie successivement depuis zéro. En conséquence, un valeur de k qui minimise la somme totale Sk de l'équation ( 1) mentionnée ci- dessus s'obtient En utilisant cette valeur de k ainsi que la différence p k, le micro-ordinateur 8 calcule la distance R allant jusqu'au véhicule précédant de la même manière que celle décrite en référence à la figure 3. Ensuite, les signaux d'images de la première mémoire 5 sont transférés vers la troisième mémoire 7 Puis, comme cela est décrit dans la figure 2 (c), en un point dans le temps t, après une durée prédéterminée partant du premier point de temps mentionné t 0, les signaux d'images sont extraits des première et seconde mémoires 5, 6 A ce moment-là, étant donné que la troisième mémoire 7 stocke l'image 16 telle qu'elle est captée par le capteur de premières images 3 au moment t O alors que la première mémoire 5 stocke l'image 16 ' captée par le capteur de premières images 3 au moment t,, l'emplacement du véhicule-cible qui roule en avant du véhicule objet au moment t, peut être déterminé en recherchant dans la première mémoire 3 une image qui soit la plus semblable à l'image 16 du véhicule précédant au moment t O avec la fenêtre dans la troisième mémoire 7 prise comme référence. g Précisément, en supposant que les éléments d'images ou signaux d'images à l'intérieur de la fenêtre 15 au moment to sont représentés par Si,j (i varie de p à (p + r), et j varie de q à (q + s)), et que les signaux d'images correspondants des premières images au moment 1 t, sont représentés par SI Ii,j, alors une somme totale Sk, t des valeurs absolues des différences entre les signaux d'images SI Ii,j au moment to et les signaux d'images Si,j au moment t est exprimée de la façon suivante: q+s p+r Sk,Z = i SI Ii,j Si+k, j+q ( 2) j=q i=p Le processeur d'images 7 calcule l'équation ( 2) mentionnée ci-dessus tout en changeant ou en augmentant successivement les valeurs de k et de ú une par une Une fenêtre de suivi d'images est ensuite visualisée en utilisant les valeurs spécifiques de k et de Z qui minimisent la somme totale Sk,Q C'est-à-dire que la fenêtre est visualisée de sorte que le coin inférieur gauche de la fenêtre est un point (p + k, q +Z) et le coin supérieur droit. est un point (p + k + r, q + L + s), si bien que les emplacements des éléments d'images à l'intérieur de la fenêtre ainsi ouverte sont représentés par (i, j) o i prend une valeur de (p + k) à (p + k + r), et j prend une valeur de (q + Z) à (q + Z + s). En particulier, dans les cas o l'objet dont la distance est à mesurer est un véhicule, le profil du véhicule comprend généralement de nombreuses lignes horizontales, qui peuvent être extraites des images telles qu'elles sont captées par les capteurs d'images 3, 4 pour corriger ou régler correctement la position de la fenêtre pour une plus grande précision dans le suivi du véhicule précédant-cible A cette fin, en utilisant une fenêtre provisoire réglée de la manière précitée, les différences entre les signaux d'images adjacents verticalement à l'intérieur de ladite fenêtre provisoire sont additionnées sur la longueur horizontale de la fenêtre provisoire pour extraire des lignes horizontales de la fenêtre provisoire, de sorte qu'une nouvelle fenêtre est définie d'après une position verticale o la somme des différences est maximale. Par exemple, une somme totale Sa des différences entre les signaux d'images adjacents verticalement Sn,a Sn,a-1 à l'intérieur d'une moitié supérieure de la fenêtre provisoire et une somme totale Sb des différences entre les signaux d'images adjacents verticalement Sn, b Sn,b-1 à l'intérieur d'une moitié inférieure de la fenêtre provisoire sont calculées d'après les équations suivantes: p+ k+r Sa = (Sn,a Sn,a-1) n=p+k o q + Q + s/2 p+k+r Sb = (Sn,b Sn,b-1) n=p+k o q + 9 En outre, comme le montre la figure 2 (d), d'après la différence entre la valeur de a qui maximise Sa pour la moitié supérieure de la fenêtre provisoire et la valeur de b qui maximise Sb pour la moitié inférieure de la fenêtre provisoire, la longueur verticale s I et la longueur horizontale r I d'une nouvelle fenêtre sont déterminées comme suit: s I = a b + o r I = r + (s I s) o o est un décalage Ainsi, la nouvelle fenêtre de cette taille est nouvellement définie avec le coin inférieur gauche et la coin supérieur droit de celle- ci situés en des points (p + k, b o/2) et (p + k + i 11 r I, a + o/2), respectivement De cette manière, un nouvelle fenêtre peut être définie d'une façon fiable qui comporte au centre de celle-ci une image d'un objet ayant de nombreuses lignes-horizonta Les tel qu'un véhicule. En visualisant la fenêtre au moment t, de cette manière, la distance allant jusqu'au véhicule précédant cible peut être détectée d'après les première et seconde images (ou images gauche et droite) En répétant le procédé mentionné précédemment, la distance allant jusqu'au véhicule précédant peut être mesurée successivement tout en le suivant. Bien que dans la description qui précède, la paire de premier et second systèmes optiques soient espacées horizontalement l'un par rapport à l'autre, ils peuvent être disposés autrement avec sensiblement les mêmes résultats Par exemple, ils peuvent être placés verticalement l'un par rapport à l'autre, leur ligne de base les reliant entre les centres des premier et second systèmes optiques étant perpendiculaire à l'axe horizontal, ou bien ils peuvent être également espacés de façon oblique avec leur ligne de base inclinée à un angle arbitraire par rapport à l'axe horizontal. En outre, bien que dans la description qui précède, la paire de capteurs d'images séparés 3, 4 soient utilisés, il peut y avoir un seul capteur d'images ayant une zone de mise en images divisée en deux. REVENDICATIONS 1 Un dispositif de suivi d'un véhicule avec une fonction de mesure comprenant: un moyen capteur d'images ( 1, 2) pour mettre en images un objet de deux points de vue différents pour former une paire de première et seconde images de celui-ci: un moyen de formation de fenêtre ( 11) pour définir une fenêtre de suivi d'un véhicule d'une taille variable à l'intérieur desdites premières images; une mémoire ( 7) pour stocker successivement une image dans ladite fenêtre de suivi de véhicule; un processeur d'images ( 9) pour trouver, à partir desdites premières images en un moment présent, une nouvelle image ( 16 ') qui est la plus semblable à l'image ( 16) stockée dans ladite mémoire à un moment antérieur, ledit processeur d'images étant utilisable pour définir une fenêtre provisoire contenant à l'intérieur la nouvelle image ainsi trouvée; et un contrôleur ( 8) p Dur calculer la distance allant jusqu'au véhicule précédant d'après la distance de décalage selon laquelle la nouvelle image desdites premières images est décalée par rapport à une image correspondante desdites secondes images pour obtenir la meilleure correspondance entre elles, ledit contrôleur étant utilisable pour régler l'emplacement de ladite fenêtre provisoire pour former une nouvelle fenêtre de sorte que la nouvelle fenêtre ainsi formée contienne le plus grand nombre de lignes horizontales. 2 Un dispositif de suivi d'un véhicule selon la revendication 1, o ledit processeur d'images trouve la nouvelle image en utilisant une somme totale Sk,Z de valeurs absolues de différences entre les signaux d'images SI Ii,i stockés dans ladite mémoire au moment antérieur t O et les signaux d'images correspondants Si,i desdites premières images au moment présent t,, la nouvelle image étant déterminée par une valeur minimum pour la somme totale. 3 Un dispositif de suivi d'un véhicule selon la revendication 2, o ladite somme totale Sk,ú est exprimée par l'équation suivante q+s p+r Sk,ú =E -ISI IiSi+k, i +Q ( 2) j=q i=p o Si,j est un signal d'image en un emplacement (i,j) dans lesdites premières images au moment t, (c'est-à-dire que i varie de p à (p + r), et j varie de q à (q + s)), et SI Ii,j est un signal d'image en un emplacement (i, j) à l'intérieur de ladite fenêtre au moment t,. 4 Un dispositif de suivi d'un véhicule selon la revendication 3, ou ledit processeur d'images ajuste ladite fenêtre provisoire de configuration rectangulaire telle que le coin inférieur gauche de ladite fenêtre est un point (p + k, q + Z) et le coin supérieur droit de celle-ci est un point (p + k + r, q + t + s). Un dispositif de suivi d'un véhicule selon la revendication 1, o en utilisant ladite fenêtre provisoire, les différences entre les signaux d'images adjacents verticalement à l'intérieur de ladite fenêtre provisoire sont additionnés sur la longueur horizontale de ladite fenêtre provisoire pour extraire des lignes horizontales dans ladite fenêtre provisoire, de sorte que ladite nouvelle fenêtre est définie d'après une position verticale o La somme des différences est maximisée. 6 Un dispositif de suivi d'un véhicule selon la revendication 5, o une somme totale Sa de différences entre les signaux d'images adjacents verticalement Sn,a Sn,a-1 à l'intérieur d'une moitié supérieure de ladite fenêtre provisoire et une somme totale Sb des différences entre les images adjacentes verticalement Sn,bj Sn,b- 1 l'intérieur d'une moitié inférieure de ladite fenêtre provisoire sont calculés d'après les équations suivantes: p+k+r Sa = (Sn,a Sn,a-1) n-p+k o q + Z + s/2 p+k+r Sb = (Sn P Sn,b-1) nzp+k o q+ú respectivement.