Brevet FR2785434A1 — publié le 20000505

PROCEDE D'AIDE A LA CONDUITE D'UN VEHICULE ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE L'invention concerne un procédé d'aide à la conduite d'un véhicule, automobile, utilitaire ou industriel entre autres, équipé d'un système d'aide à la conduite ou à la navigation utilisant au moins une caméra destinée à restituer une image vidéo de la scène routière telle qu'elle se présence aux yeux du conducteur du véhicule ou à rechercher une information particulière dans cette scène routière par un traitement d'images. Elle concerne également un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Actuellement, l'utilisation d'une caméra vidéo se retrouve dans différents procédés d'aide à la conduite, en particulier par la détection d'obstacles, par le guidage automatique embarqué, par l'aide aux manoeuvres de dépassement et d'accostage. La détection d'obstacles lointains à l'avant du véhicule est notamment utilisée dans la régulation de la distance et de la vitesse entre deux véhicules en mouvement, circulant dans la mme direction, destinéeà améliorer le confort de conduite. Après avoir pisté les différents objets de la scène routière à l'avant du véhicule, sur les différentes voies de la route, soit les véhicules précédents, les bords de la route ou les panneaux par exemple, le régulateur calcule la distance et la vitesse relatives de chacun de ces objets pour sélectionner le véhicule cible. Il estime également le type de réseau routier en fonction du nombre de voies et du sens de circulation. Cette détection d'obstacles à l'avant du véhicule est aussi utilisée dans les systèmes d'antévision par caméra destinés à visionner la route juste devant la cabine de pilotage d'un véhicule industriel ou d'un bus par exemple, dans le but d'éviter les accidents à 1'encontre des piétons au démarrage ou les heurts d'obstacle au cours de manoeuvres fines. La détection d'obstacles lointains à l'avant du véhicule peut tre faite aussi dans les systèmes de guidage automatique embarqué qui détectent un marquage codé réalisé sur la chaussée, comme des lignes blanches pour faciliter la manoeuvre du conducteur devant arrter son bus par exemple le plus près possible du quai d'accostage. Un tel système comprend une caméra associée à une unité de traitement électronique de l'image et à un dispositif de génération d'une trajectoire de consigne et d'asservissement de l'angle volant à cette trajectoire de consigne. D'autres systèmes d'antévision par caméra permettent de détecter des ponts situés au-dessus des routes empruntées par les véhicules, notamment industriels, ainsi que de mesurer leur distance. Pour l'aide au changement de voie, au dépassement ou à lraccostage, il existe des systèmes de vision d'accostage en champ large par caméra, pour la partie du sol qui se trouve latéralement. Notamment pour l'accostage du côté opposé au conducteur, le long de la cabine de pilotage dun camion, la vision est très réduite, de sorte qu'on place une caméra au niveau du coin avant supérieur du pavillon pour couvrir totalement la zone d'ombre située sous le champ de vision latérale du conducteur. Enfin, pour la détection d'obstacles proches ou lointains à l'arrière d'un véhicule industriel, il existe des systèmes de rétrovision directe par caméras numériques, conçus pour l'aide aux manoeuvres de dépassement et d'accostage. Là encore, les images de la scène routière captées par les caméras sont transmises sur au moins un écran multifonctions placé dans l'habitacle en vue du conducteur. Une autre prestation est l'amélioration de la vision par temps de pluie, de brouillard ou de nuit : une caméra filme la route devant le véhicule, et restitue, sur un écran embarqué, soit la scène la routière juste devant le véhicule pour bien se positionner en cas de brouillard par exemple, soit la scène routière beaucoup plus lointaine pour avoir une bonne visibilité mme lorsqu'on est en feux de croisement. Chaque caméra est conçue pour une application particulière, et il y a très rarement un recoupement entre les différents besoins. En effet, pour les différents systèmes, chaque caméra utilisée dans un but particulier, en vue d'une application donnée, est à focale fixe, choisie pour offrir le meilleur compromis entre le champ visualisé et la portée de la détection. Or la scène routière dans laquelle se déplace le véhicule est extrmement complexe en raison de la présence des autres véhicules circulant dans différentes directions, d'obstacles fixes de toutes tailles et de la grande variété des situations rencontrées. Ces situations dépendent du type de réseau routier défini par le nombre de voies de circulation et le sens de déplacement-route, autoroute, rue dans une ville-, de la luminosité selon le moment de la journée -jour ou nuit-, et de la visibilité selon les conditions météorologiques-pluie, brouillard, neige-. Le compromis sur le choix de la distance focale, généralement suffisant, peut tre catastrophique dans certains cas. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients en proposant l'asservissement instantané du champ perçu par les moyens de visualisation, tels une caméra vidéo, en fonction du contexte de conduite, afin de les adapter aux besoins précis du conducteur circulant en ville ou sur autoroute, par temps clair ou par brouillard par exemple. Pour cela, un premier objet de l'invention est un procédé d'aide à la conduite d'un véhicule équipé d'un système d'aide à la conduite comportant des moyens de visualisation de la scène routière, associés à au moins un capteur délivrant des informations sur l'environnement, caractérisé en ce qu'il consiste à asservir en temps réel le champ de détection des moyens de visualisation, par variation de leur distance focale, aux conditions de conduite du véhicule dans un environnement routier déterminé. Selon une autre caractéristique, les conditions de conduite du véhicule sont définies par différents paramètres, comme sa vitesse, la distance le séparant d'un obstacle détecté, ou par des intentions de manoeuvres de conduite comme les dépassements de véhicule par exemple, ou la marche arrière. Un second objet de l'invention est un dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite, qui est associé à un système embarqué d'aide à la conduite ou à la navigation comportant des moyens de visualisation à objectif variable, au moins un capteur délivrant les informations sur le véhicule et au moins un capteur délivrant des informations sur l'environnement routier instantané du véhicule et qui comporte une unité de traitement électronique recueillant les informations issues des différents capteurs et pilotant les moyens de visualisation par variation automatique de leur distance focale. Selon une autre caractéristique, les paramètres définissant l'environnement routier dans lequel circule le véhicule sont notamment la luminosité représentative du jour ou de la nuit, la visibilité différente par beau temps ou par brouillard, le type de réseau routier et le tracé de la route. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description de la mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduire, illustrée par les figures suivantes qui sont : -les figures la et lb : deux représentations du champ d'une caméra en fonction de sa portée de détection ; -la figure 2 : un schéma d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite dans un véhicule, selon l'invention ; -les figures 3a à 3c : trois schémas d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite selon l'invention différant par leurs moyens de visualisation de la route et pris à titre d'exemple non limitatif. Comme l'illustrent schématiquement les figures la et lb, la caméra utilisée dans un système d'aide à la conduite ou à la navigation d'un véhicule, détecte des informations sur la scène routière en fonction d'un compromis qu'elle réalise entre le champ visualisé et la portée de la détection. Ainsi, dans le cas de la figure la, la caméra C1 possède une grande distance focale permettant une bonne détection des éléments situés loin du véhicule, donc une longue portée P1, mais le champ couvert, représenté par une zone en pointillés, Chu est en revanche étroit, de sorte que les éléments proches, mais latéraux, du véhicule ne sont pas détectés. Dans le cas de la figure lb, la caméra C2 a une petite distance focale, donc une portée de détection P2 relativement courte, mais par contre elle permet d'avoir un grand champ Ch2, grâce à un objectif grand angle par exemple, où les bas côtés de la chaussée sont bien détectés. Comme cela a été évoqué précédemment, la complexité de la scène routière dans laquelle évolue le véhicule et la diversité des situations de conduite font que la distance focale de la camera choisie pour le système d'aide à la conduite, dans le but d'une prestation bien définie, comme la détection d'obstacles, la détection de marquages au sol, ou l'amélioration de la vision par exemple, peut n'tre pas du tout adaptée au contexte instantané de conduite. Ainsi, un système d'aide à la conduite destiné ci détecter des obstacles lointains, dans un but de régulation de la distance et de la vitesse entre le véhicule suiveur et le véhicule cible, grâce à une camera vidéo dont la distance focale est fixe, n'est plus adapté quand la visibilité est très réduite, en temps de brouillard par exemple. La caractéristique principale du procédé d'aide à la conduite selon l'invention réside dans l'asservissement du champ perçu par les moyens de visualisation de la scène routière, utilisés dans un système d'aide à la conduite, au contexte de conduite du véhicule, et cela en temps réel. Le contexte instantané de conduite d'un véhicule est défini, selon l'invention, par des conditions de conduite dans un environnement routier également bien défini. Ainsi, l'asservissement de la distance focale de la caméra est fonction notamment de la vitesse du véhicule, mesurée par un capteur embarqué. Plus cette vitesse est élevée, plus l'image captée par la caméra doit permettre d'anticiper les événements survenant sur la voie où circule le véhicule, mme à grande distance, donc plus le champ de détection est étroit. C'est le cas d'un déplacement à grande vitesse sur autoroute. Par contre, dans le cas d'un déplacement à faible vitesse, comme c'est généralement le cas dans les agglomérations urbaines, le champ de détection doit tre plus large pour couvrir la scène routière de part et d'autre du véhicule et détecter des obstacles survenant latéralement, comme un piéton ou un animal traversant la voie devant le véhicule. L'asservissement peut également tre fait en fonction de la distance entre le véhicule et un obstacle détecté par un dispositif adéquat comprenant des moyens de mesure comme un télémètre, de tout type, radar, lidar, sonar,... Lorsqu'un obstacle a été détecté sur la voie de circulation du véhicule, ou à son voisinage, le télémètre mesure la distance à l'obstacle qui est ensuite prise en compte pour adapter le champ de détection de la caméra, afin de permettre sa reconnaissance automatique par cette caméra. Comme pour l'information sur la vitesse du véhicule, cette information sur la distance à l'obstacle est envoyée à une unité de traitement électronique qui calcule automatiquement le champ de détection en fonction desdites informations. Son asservissement peut aussi tre fonction d'autres paramètres du véhicule, significatifs de manoeuvres effectuées par le conducteur. Ainsi, lors de manoeuvres de dépassement, reconnues par la mise en action des clignotants par exemple, de marche arrière reconnue par la position du levier de la boite de vitesse, il est intéressant d'adapter automatiquement la distance focale de la caméra au champ de visualisation nécessaire au système pour aider le conducteur du véhicule. De plus, comme cela a été dit, l'asservissement du champ de détection doit dépendre aussi de l'environnement routier du véhicule. En particulier, il doit dépendre de paramètres tels que la luminosité car la conduite de jour diffère de la conduite de nuit. La position du commodo des feux, de croisement, de route, antibrouillard, comme celle des essuie-glaces donne par exemple une information sur cette luminosité. Lors d'un passage sur la position"feux de route", il peut tre intéressant de zoomer afin de compléter le champ de détection des phares au-delà de leur portée, donc d'augmenter la distance focale de la caméra, dans le but d'anticiper les événements ou le tracé de la route par détection d'obstacle ou de virage par exemple. Lors d'un passage de la position"feux de route", éclairant la scène routière sur une longue portée, & la position"feux de croisement", en particulier à cause de l'arrivée d'un véhicule en sens inverse, il serait intéressant là encore de compléter le champ de détection des feux de croisement notamment jusqu'à la portée initiale des feux de route pour restituer la reconnaissance d'un obstacle placé initialement à leur portée. De mme, en position feux de brouillard représentative d'une visibilité très faible, les moyens de visualisation peuvent alors avoir un champ de détection très large pour couvrir les bords de la chaussée et les obstacles existant au-delà de la portée des feux de brouillard. L'environnement routier est aussi déterminé par la configuration du réseau routier, c'est-a-dire le type de route-route, autoroute,...-et le trace de la route avec ses virages, ses lignes droites, ses pentes, etc.... En fonction de ces diverses caractéristiques, la distance focale de la caméra sera adaptée pour améliorer la visualisation de la scène routière et au besoin prévenir le conducteur en cas de problème, de virage ou autre. Plusieurs schémas de dispositif permettent de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention d'aide à la conduite d'un véhicule équipé d'un système d'aide, en fonction de ses moyens de visualisation de la scène routière. De façon générale, le dispositif embarqué sur le véhicule et associé à un système d'aide à la conduite avec au moins une caméra C à objectif variable, au moins un capteur I délivrant des informations sur le véhicule et au moins un capteur E délivrant des informations sur l'environnement routier instantané du véhicule, comporte une unité de traitement électronique Ue recueillant les informations issues des différents capteurs et pilotant les moyens de visualisation par variation de leur distance focale. Dans le but d'une exploitation ultérieure, cette unité peut assurer le traitement électronique des images délivrées par les moyens de visualisation, en isolant par exemple un élément particulier correspondant à un obstacle. Il est possible d'ajouter un moyen d'affichage, tel un écran de visualisation V selon le type de prestation délivrée par le système d'aide à la conduite. Comme le montre le schéma de la figure 2, les capteurs délivrant des informations sur les conditions de conduite du véhicule sont par exemple le capteur Iv de vitesse du véhicule, le capteur Id d'informations sur la distance à un obstacle détecté et mesurée par un télémètre, la position du commodo If des feux d'éclairage ou la position du levier de la boite de vitesses Ib. Quant au capteur d'informations E sur l'environnement routier du véhicule, ce peut tre un récepteur du système GPS (Global Positionning System). Les figures 3a à 3 sont trois cas de constitution des moyens de visualisation utilisés dans un système d'aide à la conduite, en fonction des prestations qu'il doit offrir au conducteur. Tout d'abord, comme le montre le schéma de la figure 3a, le système comprend une caméra vidéo C3 à objectif variable du type zoom asservi par un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'unité électronique U1 asservit la distance focale de la caméra au contexte routier instantané, soit aux conditions de conduite du véhicule repérées par des capteurs I, dans un environnement routier particulier défini par d'autres capteurs E. L'unité électronique U1 de commande assure le pilotage automatique du zoom de la caméra, de façon à choisir automatiquement la distance focale de la camera en fonction des données issues d'un télémètre du système d'aide à la conduite par exemple. Le schéma de la figure 3b montre un système d'aide à la conduite comprenant au moins deux caméras, en l'occurrence trois, C4 à C6, équipées chacune d'un objectif spécifique dont la distance focale est différente des autres. L'unité électronique U2 du dispositif de mise en oeuvre asservit le champ de détection des moyens de visualisation au contexte de conduite par sélection de la caméra dont la distance focale correspond le mieux au contexte de conduite du véhicule. Elle détermine donc l'image de la camera la plus pertinente en fonction de la situation de conduite. Ainsi, une première caméra C4 est dotée d'un grand angle pour visualiser les abords du véhicule en cas de visibilité très restreinte ; une seconde caméra C5 est dotée d'une longue distance focale pour la visualisation d'obstacles lointains ; et la dernière C6 est équipée d'une distance focale intermédiaire, plus classique, permettant de compléter la visibilité des feux de croisement par exemple. Un troisième cas de système d'aide à la conduite est possible, à partir d'une seule caméra C7 à objectif fixé, dont l'image qu'elle délivre est traitée électroniquement par l'unité électronique U3. Un élément, ou une partie, de cette image, peut tre isolé en particulier puis agrandi par un zoom électronique ou informatique, avant sa restitution sur un écran d'affichage V. Ainsi, l'invention réalise l'asservissement du champ perçu par les moyens de visualisation d'un système d'aide à la conduite, dans un véhicule, par variation de leur distance focale, en fonction du contexte de conduite, dans le but d'adapter le système à un besoin précis. Un champ large est plus utile en ville ou en cas de brouillard alors qu'un champ plus étroit permet, sur autoroute, d'anticiper des événements relativement éloignés du véhicule. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aide à la conduite d'un véhicule équipé d'un système d'aide à la conduite comportant des moyens de visualisation de la scène routière, associés à au moins un capteur délivrant des informations sur l'environnement, caractérisé en ce qu'il à asservir en temps réel le champ de détection des moyens de visualisation, par variation de leur distance focale, aux conditions de conduite du véhicule dans un environnement routier déterminé. 2. Procédé draide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conditions de conduite du véhicule sont définies par différents paramètres, comme sa vitesse, la distance le séparant d'un obstacle détecté, ou par des intentions de manoeuvres de conduite, comme les dépassements de véhicule, la marche arrière. 3. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres définissant l'environnement routier dans lequel circule le véhicule sont notamment la luminosité représentative du jour ou de la nuit, la visibilité différente par beau temps ou par brouillard, le type de réseau routier et le tracé de la route. 4. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication 2, caractérisé en ce que le champ de détection des moyens de visualisation de la scène routière est rétréci par augmentation de la distance focale, quand la vitesse du véhicule augmente et en ce qu'il est élargi par diminution de la distance focale, quand la vitesse diminue. 5. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication 2, caractérisé en ce que le champ de détection des moyens de visualisation de la scène routière est adapté à la distance mesurée entre le véhicule et un obstacle détecté sur sa voie de circulation et varie dans le mme sens que ladite distance de séparation afin de permettre la reconnaissance automatique de cet obstacle par les moyens de visualisation. 6. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lors d'un passage de la position"feux de route"éclairant la scène routière sur une longue portée, à la position"feux de croisement"à portée inférieure, le champ de détection des moyens de visualisation de la scène routière est rétréci par augmentation de la distance focale de façon à compléter le champ de détection des feux de croisement au-delà de leur portée. 7. Procédé d'aide à la conduite selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lors d'un passage à la position"feux de brouillard", le champ de détection des moyens de visualisation de la scène routière est élargi pour couvrir les bords de la chaussée sur laquelle circule le véhicule et les obstacles existant au-delà de la portée des feux de brouillard. 8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite selon les revendications 1 à 6, caractérisé à ce qu'il est associé à un système embarqué d'aide à la conduite ou à la navigation comportant des moyens de visualisation a objectif variable, au moins un capteur délivrant les informations sur le véhicule et au moins un capteur délivrant des informations sur l'environnement routier instantané du véhicule et en ce qu'il comporte une unité de traitement électronique recueillant les informations issues des différents capteurs et pilotant les moyens de visualisation par variation automatique de leur distance focale. 9. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite selon la revendication 7, caractérisé en ce que les capteurs embarqués délivrant les informations sur le véhicule sont le capteur de vitesse du véhicule, le capteur d'informations sur la distance à un obstacle détecté et mesurée par un télémètre, la position du commodo des feux d'éclairage, la position du levier de la boite de vitesse. 10. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite selon les revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le système d'aide à la conduite du véhicule étant doté d'une seule caméra vidéo (C3) à objectif variable, l'unité électronique (U1) asservit en temps réel la distance focale de cette caméra au contexte routier du véhicule. 11. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite du véhicule selon les revendications à9, caractérisé en ce que le système d'aide à la conduite du véhicule étant doté d'au moins deux cameras, équipées chacune dtun objectif spécifique dont la distance focale est différente d'une caméra à l'autre, l'unité électronique (U2) asservit le champ de détection des moyens de visualisation par sélection de la caméra dont la distance focale correspond le mieux au contexte instantané de la conduite du véhicule. 12. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite du véhicule selon les revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le système d'aide à la conduite du véhicule étant doté d'une seule caméra (C7) à objectif fixé, l'unité de traitement électronique (U3) asservit le champ de détection des moyens de visualisation par traitement informatique de l'image délivrée par la caméra, en isolant notamment une partie de l'image et en l'agrandissant. 13. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite du véhicule selon les revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un moyen d'affichage, tel un écran de visualisation. 14. Dispositif de mise en oeuvre du procédé d'aide à la conduite du véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur d'informations sur l'environnement routier du véhicule est un récepteur du système GPS.