Brevet FR2698751A1 — publié le 19940603

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de détection de contours dans une scène mobile telle que par exemple un paysage défilant devant le conducteur d'un véhicule automobile. Elle vise également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On a déjà proposé divers systèmes pour assister un conducteur dans la conduite de son véhicule. D'une manière générale, ces systèmes identifient la présence de certains éléments dans la scène, tels que panneaux de signalisation, feux tricolores, etc...pour fournir des informations sous forme de décisions agissant sur des organes du véhicule pour garantir la sécurité des passagers. La reconnaissance des éléments ou cibles de la scène ou du paysage est généralement effectuée par une caméra, et la procédure menant à la décision (freinage par exemple) transmise au véhicule doit évidemment s'effectuer le plus rapidement possible, c'est-à-dire en un temps inférieur à 500 millisecondes, qui est le temps normal de réaction d'un conducteur. Autrement dit, il convient de réduire au minimum le temps de préparation et de pré-traitement de l'image si l'on veut obtenir une réaction du véhicule susceptible de garantir la sécurité des passagers. Jusqu'à présent, les systèmes d'aide à la conduite proposés étaient des systèmes de traitement numérique relativement lents. Aussi, la présente invention a pour but de remédier essentiellement à cet inconvénient en proposant un procédé et un dispositif de traitement essentiellement optique qui ne traitent que les éléments essentiels de l'image correspondant aux contours des objets dans la scène, ce qui représente un gain de temps pour le traitement et diminue aussi les risques d'erreur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détection de contours dans une scène telle que par exemple une scène mobile constituée par un paysage, et du type consistant à éclairer par un faisceau laser un modulateur de lumière spatial électriquement adressable (EASLM) associé à une caméra vidéo susceptible de capter ladite scène, caractérisé en ce que le faisceau laser, après avoir traversé ledit modulateur, réalise un spectre de la scène enregistrée dans celui-ci, lequel spectre est filtré pour sélectionner les fréquences spatiales élevées correspondant uniquement aux zones contrastées de la scène définissant des contours, et après ce filtrage, on reconstitue l'image de la scène ne comportant plus que des contours nets de cette scène. Ce procédé est encore caractérisé en ce que, pour améliorer le contraste du spectre en sortie du modulateur précité, on effectue une polarisation du faisceau laser de préférence avant la filtration du spectre. Suivant encore une autre caractéristique de ce procédé, on effectue le filtrage des fréquences spatiales uniquement dans le spectre d'ordre 0. L'invention vise encore un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus et du type comprenant une source laser et un modulateur de lumière spatial électriquement adressable (EASLM) recevant le faisceau émanant de ladite source laser et associé à une caméra vidéo, caractérisé en ce qu'il comprend, en aval du modulateur, un filtre passe-haut ne laissant passer que les fréquences spatiales élevées qui sont reçues par un appareil de reconstitution d'image. Ce dispositif est encore caractérisé en ce que le filtre précité est une lame de verre comportant une zone circulaire transparente et une zone opaque à l'extérieur de cette zone circulaire et au centre de cette dernière, ladite lame étant disposée de façon que la zone opaque centrale empêche la transmission des fréquences spatiales nulles ou faibles du spectre d'ordre 0, tandis que la zone opaque à l'extérieur de ladite zone circulaire supprime la transmission des spectres des autres ordres. Selon encore une autre caractéristique de ce dispositif, au moins un polariseur est disposé en aval du modulateur précité, de préférence entre celui-ci et le filtre. On précisera encore ici que l'appareil de reconstitution d'image est une caméra vidéo type CCD, tandis que le modulateur précité comprend une matrice à cristaux liquides. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de détection de contours dans une scène, selon les principes de l'invention; - la figure 2 est une vue en plan d'une lame de verre formant filtre ne laissant passer que les fréquences spatiales élevées; et - la figure 3 illustre trois spectres respectivement d'ordre 0, -1 et +1 qui correspondent à la transformée de Fourier de l'intensité du faisceau sortant du modulateur, en fonction de la fréquence spatiale. Suivant un exemple de réalisation, un dispositif de détection de contours conforme à cette invention comprend essentiellement, et comme on le voit bien sur la figure 1, une source laser 1 constituée de préférence par une diode-laser dont le faisceau frappe un modulateur M de lumière spatial électriquement adressable (EASLM), lui-même associé par une ligne 10 à une caméra vidéo 2 susceptible d'être embarquée sur un véhicule automobile. Le faisceau sortant du modulateur M traverse au moins un polariseur 8 susceptible d'améliorer le contraste comme on le décrira en détail plus loin, ainsi qu'un filtre passe-haut 3 ne laissant passer que les fréquences spatiales élevées qui sont reçues par un appareil 9 de reconstitution d'image qui est une caméra vidéo type CCD. C'est en fait la rétine de cette caméra qui est repérée en 9. Enfin, on a montré schématiquement en 11 sur la figure 1 un système électronique de traitement de l'image ne comportant que les contours qui seront utilisés pour fournir au véhicule un ordre d'aide à la conduite tel que par exemple un ordre de freinage. Sur la figure 1, on a encore montré divers moyens interposés entre les éléments décrits ci-dessus et comprenant notamment des lentilles L et un diaphragme F, ces moyens canalisant en quelque sorte le faisceau émis par la source laser 1 et ne nécessitant pas d'explications complémentaires. La source laser 1 est une diode qui émet un faisceau de puissance nominale 3 milliwatts par exemple sur une longueur d'onde de 670 nm. Le modulateur M (EASLM) est d'un type connu en soi et est essentiellement constitué par une matrice de pixels constituant en quelque sorte un réseau susceptible de diffracter la lumière, étant entendu que, comme cela sera décrit plus loin, on retrouve dans chaque ordre du réseau toutes les informations concernant le motif de l'image vidéo captée par la caméra 2. L'objectif de la caméra vidéo 9 comporte une lentille permettant de conjuguer la matrice à cristaux liquides du modulateur M et la caméra CCD 9, et cette lentille, qui pourra présenter une focale d'environ 22 mm, devra bien sûr présenter un minimum d'aberrations. Le faisceau issu de la diode laser 1 étant polarisé, il conviendra de prévoir, en sortie du modulateur M, un polariseur de bonne qualité tel que 8, ce polariseur pouvant être un polariseur dichroïque placé sur un support réglable (non représenté) et permettant la rotation du polariseur autour de l'axe optique du faisceau, entre le modulateur M et la caméra CCD 9. Le filtre 3 entre le polariseur 8 et la caméra CCD 9 est constitué, comme on le voit sur la figure 2, par une lame de verre 4 comportant une zone circulaire ou annulaire transparente 5. Le centre 7 de cette zone transparente 5 est une zone opaque, de même que la partie restante de la lame 3, formant l'extérieur 6 de la zone transparente 5, constitue une zone opaque. Cette lame de verre 4 réalise un filtrage cohérent des fréquences spatiales, comme on le décrira en détail maintenant, en expliquant le fonctionnement du dispositif de cette invention, et en se reportant plus particulièrement à la figure 3. L'image de la scène ou du paysage captée par la caméra vidéo 2 formera sur la matrice à cristaux liquides du modulateur M un quadrillage de pixels plus ou moins "gris" qui seront donc plus ou moins transparents au faisceau émis par la diode laser 1. Ce quadrillage de pixels se comportera donc comme un réseau optique qui diffracte le faisceau pour donner, à la sortie du modulateur M, des spectres de la scène enregistrée dans celui-ci, avec des ordres différents, tels que le spectre So d'ordre 0, le spectre S1 d'ordre +1, et le spectre S2 d'ordre -1, comme on le voit bien sur la figure 3. La fréquence nulle repérée 20 sur le spectre So d'ordre 0 représente le fond continu de l'image, tandis que les fréquences élevées repérées 21 représentent les transitions importantes entre niveaux de "gris" des pixels, c'està-dire les parties très contrastées de la matrice du modulateur M, qui correspondent aux contours des objets de la scène. Ce sont précisément ces fréquences que le dispositif de l'invention permet de conserver afin de ne plus avoir dans l'image que les contours. Ainsi, à la sortie du modulateur M, la lame 4 formant filtre passe-haut empêchera, par sa zone centrale opaque 7, la transmission des fréquences spatiales nulles ou faibles 20 du spectre d'ordre 0. Il convient également d'ajouter ici que, l'ordre 0 étant le plus lumineux, il convient non seulement de conserver les fréquences spatiales élevées de cet ordre, mais aussi de supprimer les spectres des autres ordres. A cet effet, la zone transparente 5 du filtre 3 laissera le passage aux fréquences élevées 21, tandis que la zone extérieure opaque 6 du filtre 3 supprimera les spectres des autres ordres, tels que ceux d'ordre -1 et +1 visibles sur la figure 3. En sélectionnant ainsi les fréquences spatiales élevées du spectre d'ordre 0, la rétine 9 de la caméra CCD recevra une image correspondant uniquement aux zones contrastées de la scène définissant des contours, ladite caméra reconstituant une image de la scène qui ne comporte plus que des contours nets de cette scène. On a donc réalisé suivant cette invention un procédé et un dispositif de détection de contours dans une scène qui fonctionnent en temps réel, qui sont rapides puisque tous les points de l'image sont traités simultanément et dans lesquels le rapport signallbruft demeure très élevé. On observera encore que grâce à ce procédé et ce dispositif, on peut traiter l'image reconstituée par la caméra CCD 9 à la cadence de la caméra vidéo 2. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de contours dans une scène telle que par exemple une scène mobile constituée par un paysage, et du type consistant à éclairer par un faisceau laser un modulateur de lumière spatial électriquement adressable (EASLM) associé à une caméra vidéo susceptible de capter ladite scène, caractérisé en ce que le faisceau laser, après avoir traversé ledit modulateur, réalise un spectre de la scène enregistrée dans celui-ci, lequel spectre est filtré pour sélectionner les fréquences spatiales élevées correspondant uniquement aux zones contrastées de la scène définissant des contours, et après ce filtrage, on reconstitue l'image de la scène ne comportant plus que des contours nets de cette scène. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour améliorer le contraste du spectre en sortie du modulateur précité, on effectue une polarisation du faisceau laser de préférence avant la filtration du spectre. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on effectue le filtrage des fréquences spatiales uniquement dans le spectre d'ordre 0. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 et du type comprenant une source laser (1) et un modulateur (M) de lumière spatial électriquement adressable (EASLM) recevant le faisceau émanant de ladite source laser et associé à une caméra vidéo (2), caractérisé en qu'il comprend, en aval du modulateur, un filtre passe-haut (3) ne laissant passer que les fréquences spatiales élevées qui sont reçues par un appareil de reconstitution d'image (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre précité (3) est une lame de verre (4) comportant une zone circulaire transparente (5) et une zone opaque à l'extérieur (6) de cette zone circulaire et au centre (7) de cette dernière, ladite lame étant disposée de façon que la zone opaque centrale (7) empêche la transmission des fréquences spatiales nulles ou faibles du spectre d'ordre 0, tandis que la zone opaque (6) à l'extérieur de ladite zone circulaire supprime la transmission des spectres des autres ordres. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par au moins un polariseur (8) disposé en aval du modulateur (M), de préférence entre celui-ci et le filtre (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'appareil (9) de reconstitution d'image est une caméra vidéo type CCD. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le modulateur (M) précité comprend une matrice à cristaux liquides.